当前位置： 首页 > news >正文

【Linux网络与网络编程】04.TCP Socket编程

news 2025/7/19 1:10:51

一、TCP Socket编程接口

// 创建套接字
int socket(int domain, int type, int protocol);
// 参数：
//		domain：域（协议家族），这里使用 AF_INET 表示进行网络编程
//		type：网络通信传输的类型，这里选择 SOCK_STREAM表示是使用TCP协议的面向数据报传递信息
//		protocol：这个参数目前置0即可
// 返回值：成功则返回一个文件描述符（所以创建套接字的本质就是创建了一个文件）；失败则返回-1，并设置对应的错误码

// 填充网络信息并绑定
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
// 参数：
//		sockfd：套接字文件描述符
//		addr：这是为了统一socket接口而定义的数据结构，其中的 sockaddr_in 是我们今天网络通信所要用到的，我们需要在绑定之前设置好它的协议家族，端口号和ip地址
//		addrlen：这是将addr的大小传递给内核，方便判断是哪种addr
// 返回值：成功返回0；失败则返回-1，并设置对应的错误码

// TCP是面向连接的，连接成功后才能进行通信，因此要求TCP要随时随地等待被连接
// 监听
int listen(int sockfd, int backlog);
// 参数：
//		sockfd：被设置为监听状态的sockfd
//		backlog：最大连接个数
// 返回值：成功返回0；失败则返回-1，并设置对应的错误码

// 获取新连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
// 参数：
//		sockfd：监听的sockfd
//		addr：请求连接的addr结构
//		addrlen：请求连接的addr结构的大小
// 返回值：成功返回一个用于服务的sockfd；失败则返回-1，并设置对应的错误码

// 客户端不需要bind，首次connect是被自动绑定
// 连接
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
// 参数：
//		sockfd：客户端想要去连接的sockfd
//		addr和addrlen：目标主机的addr结构
// 返回值：成功返回0；失败则返回-1，并设置对应的错误码

二、TCP Socket编程

2.1 EchoSever

这里我们来仿照UDP的Echo写一个EchoSever来快速熟悉接口。

//TCPSever.hpp
#pragma once
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "InetAddr.hpp"
#include "Log.hpp"

using namespace LogMudule;

const static uint16_t defaultport = 8888;

class TCPSever
{
    //目前是一个EchoSever
    void Service(int sockfd)
    {
        char buff[1024];
        while(true)
        {
            //TCP是面向字节流的，故而可以采用文件的接口进行读取和写入
            int n=::read(sockfd,buff,sizeof(buff)-1);
            if(n>0)
            {
                buff[n]=0;
                std::string message="Client Say@";
                message+=buff;
                int m=::write(sockfd,message.c_str(),message.size());
                if(m<0) 
                {
                    LOG(LogLevel::ERROR)<<"write failed";
                }
            }
            else if(n==0)
            {
                //表示读到了文件末尾
                LOG(LogLevel::INFO)<<"Client Quit……";
                break;
            }
            else
            {
                LOG(LogLevel::ERROR)<<"read error";
                break;
            }
        }
    }

public:
    TCPSever(uint16_t port = defaultport) : _addr(port)
    {
        // 创建套接字
        int n = _listensockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (n < 0)
        {
            LOG(LogLevel::FATAL) << "socket failed";
            exit(1);
        }
        LOG(LogLevel::INFO) << "socket succeed";
        // 绑定
        n = ::bind(_listensockfd, _addr.NetAddr(), _addr.Len());
        if (n < 0)
        {
            LOG(LogLevel::FATAL) << "bind failed";
            exit(1);
        }
        LOG(LogLevel::INFO) << "bind succeed";
        // 开始监听
        n = ::listen(_listensockfd, 5);
        if (n < 0)
        {
            LOG(LogLevel::FATAL) << "listen failed";
            exit(1);
        }
        LOG(LogLevel::INFO) << "listen succeed";
    }
    void Run()
    {
        while(true)
        {
            //获取连接
            struct sockaddr_in connected_addr;
            socklen_t len=sizeof(connected_addr);
            int sockfd=::accept(_listensockfd,(struct sockaddr*)&connected_addr,&len);
            if(sockfd<0)
            {
                LOG(LogLevel::ERROR)<<"accept failed";
                continue;
            }
            
            InetAddr peer(connected_addr);
            LOG(LogLevel::INFO)<<"accept succeed connected is "<<peer.Addr() <<" sockfd is "<<sockfd;

            //既然可以获取到信息了，那么下一步就是提供服务了
            Service(sockfd);

            //完成之后就要关闭sockfd
            ::close(sockfd);
        }
    }
    ~TCPSever() 
    {
        ::close(_listensockfd);
    }

private:
    int _listensockfd;
    InetAddr _addr;
};

//
#include "TCPSever.hpp"
//TCPSever.cc
int main()
{
    std::unique_ptr<TCPSever> ts_ptr=std::make_unique<TCPSever>();
    ts_ptr->Run();
    return 0;
}

这段客户端的代码我们就写好了，本篇博客采用telnet来充当客户端进行测试：
在这里插入图片描述
可以见得我们的代码逻辑是正确的，接下来我们要实现多线程和多进程的EchoSever

进程分离管理：

//……
void Run()
{
    while (true)
    {
        // 2. 进程分离版本，子进程执行任务，父进程来进行监听
        // 获取连接
        struct sockaddr_in connected_addr;
        socklen_t len = sizeof(connected_addr);
        int sockfd = ::accept(_listensockfd, (struct sockaddr *)&connected_addr, &len);
        if (sockfd < 0)
        {
            LOG(LogLevel::ERROR) << "accept failed";
            continue;
        }

        InetAddr peer(connected_addr);
        LOG(LogLevel::INFO) << "accept succeed connected is " << peer.Addr() << " sockfd is " << sockfd;
        int id = fork();
        if (id == 0)
        {
            // 子进程
            ::close(_listensockfd);
            // 子进程再次创建子进程，子进程返回，避免父进程阻塞，孙子进程为孤儿进程，被OS领养
            if(fork()>0)    exit(0);
            Service(sockfd);
            exit(0);
        }
        else
        {
            // 父进程
            ::close(sockfd);
            int rid=::waitpid(id,nullptr,0);
            if(rid<0)
            {
                LOG(LogLevel::ERROR) << "waitpid failed";
            }
        }
    }
}
//……

线程分离管理：

//……
// 3. 线程分离管理
struct ThreadData
{
    int _sockfd;
    TCPSever *_self;
};
static void *Handler(void *args)
{
    pthread_detach(pthread_self());
    ThreadData* data=(ThreadData*)args;
    data->_self->Service(data->_sockfd);
    return nullptr;
}
//……
void Run()
{
	while (true)
	{
	    // 3.线程管理版本的
	    // 获取连接
	    struct sockaddr_in connected_addr;
	    socklen_t len = sizeof(connected_addr);
	    int sockfd = ::accept(_listensockfd, (struct sockaddr *)&connected_addr, &len);
	    if (sockfd < 0)
	    {
	        LOG(LogLevel::ERROR) << "accept failed";
	        continue;
	    }
	
	    InetAddr peer(connected_addr);
	    LOG(LogLevel::INFO) << "accept succeed connected is " << peer.Addr() << " sockfd is " << sockfd;
	   
	    ThreadData* data=new ThreadData;
	    data->_sockfd=sockfd;
	    data->_self=this;
	
	    pthread_t tid; 
	    pthread_create(&tid, nullptr, Handler, data);
	}
}

线程池管理：

//……
void Run()
{
    while (true)
    {
        // 4.线程池管理版本
        struct sockaddr_in connected_addr;
        socklen_t len = sizeof(connected_addr);
        int sockfd = ::accept(_listensockfd, (struct sockaddr *)&connected_addr, &len);
        if (sockfd < 0)
        {
            LOG(LogLevel::ERROR) << "accept failed";
            continue;
        }

        InetAddr peer(connected_addr);
        LOG(LogLevel::INFO) << "accept succeed connected is " << peer.Addr() << " sockfd is " << sockfd;

        //绑定生成任务
        task_t task=std::bind(&TCPSever::Service,this,sockfd);
        ThreadPool<task_t> ::GetInstance()->Enqueue(task);
    }
}
//……

2.2 远程命令执行

//command.hpp
#pragma once
#include <string>
#include <cstring>
#include "Log.hpp"

using namespace LogMudule;

class Command
{
public:
    std::string Excute(const std::string &command)
    {
        // 相当于pipe + excl
        FILE *fp = popen(command.c_str(), "r");
        if (fp == nullptr)
            return std::string();
        char buffer[1024];
        std::string result;
        while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp))
        {
            result += buffer;
        }
        pclose(fp);
        return result;
    }
};

//severtcp.hpp
//……
using command_t = std::function<std::string(const std::string)>;
//……

// 5.远程命令执行
void Service(int sockfd)
{
    char buff[1024];
    while (true)
    {

        // TCP是面向字节流的，故而可以采用文件的接口进行读取和写入
        int n = ::recv(sockfd, buff, sizeof(buff) - 1,0);
        if (n > 0)
        {
            //网络传输中以\r\n结尾
            buff[n-2] = 0;
            
            std::string message = _command(buff);
            int m = ::send(sockfd, message.c_str(), message.size(),0);
            if (m < 0)
            {
                LOG(LogLevel::ERROR) << "write failed";
            }
        }
        else if (n == 0)
        {
            // 表示读到了文件末尾
            LOG(LogLevel::INFO) << "Client Quit……";
            break;
        }
        else
        {
            LOG(LogLevel::ERROR) << "read error";
            break;
        }
    }
}
//……
private:
	//……
    command_t _command; //命令提示
http://www.dtcms.com/a/107500.html

相关文章：

  • BUUCTF-web刷题篇(7)
  • 软件工程面试题（二十四）
  • 【C++重点】deque
  • linux内核漏洞检测利用exp提权
  • Echarts 地图下钻实现过程记录
  • Bootstrap 表格：高效布局与动态交互的实践指南
  • Java8 到 Java21 系列之 Lambda 表达式：函数式编程的开端（Java 8）
  • 深入剖析 Hive Fetch 抓取机制：原理、优化与实践
  • 【Axure元件分享】月份范围选择器
  • msvcr110.dll丢失的几种修复方法指南，msvcr110.dll是什么文件
  • 第四章、Isaacsim在GUI中构建机器人（2）：组装一个简单的机器人
  • 10.使用路由缓存提升性能
  • DHT11数字温湿度传感器驱动开发全解析（下） | 零基础入门STM32第八十八步
  • emqx中LwM2M
  • 第七天 - re正则表达式模块 - 日志文件模式匹配 - 练习：Nginx日志分析器
  • 企业数据治理实践：“七剑” 合璧，释放数据价值
  • python string 类型字符拼接 +=的缺点，以及取代方法
  • python/pytorch杂聊
  • Nature旗下 | npj Digital Medicine | 图像+转录组+临床变量三合一，多模态AI预测化疗反应，值得复现学习的完整框架
  • 大智慧前端面试题及参考答案
  • 爬虫【feapder框架】
  • 【LeetCode基础算法】二叉树所有类型
  • ESLint语法报错
  • Mysql基础笔记
  • 论文：Generalized Category Discovery with Clustering Assignment Consistency
  • 获取各类基本因子
  • day21和day22学习Pandas库
  • Ray Flow Insight：让分布式系统调试不再“黑盒“
  • 【模型部署】onnx模型-LOOP 节点实例
  • 2.3.3 使用@Profile注解进行多环境配置