socket网络编程（1）

socket网络编程（1）

设计echo server进行接口使用

生成的Makefile文件如下

.PHONY:all
all:udpclient udpserverudpclient:UdpClient.ccg++ -o $@ $^ -std=c++17 -static
udpserver:UdpServer.ccg++ -o $@ $^ -std=c++17.PHONY:clean
clean:rm -f udpclient udpserver

这是一个简单的 Makefile 文件，用于编译和清理两个 UDP 网络程序（客户端和服务器）。我来逐部分解释：

1. .PHONY:all

   • 声明 all 是一个伪目标，不代表实际文件

2. all:udpclient udpserver

   • 默认目标 all 依赖于 udpclient 和 udpserver
   • 执行 make 时会自动构建这两个目标

3. udpclient:UdpClient.cc

   • 定义如何构建 udpclient 可执行文件
   • 依赖源文件 UdpClient.cc
   • 编译命令：g++ -o $@ $^ -std=c++17 -static
     • $@ 表示目标文件名（udpclient）
     • $^ 表示所有依赖文件（UdpClient.cc）
     • -std=c++17 指定使用 C++17 标准
     • -static 静态链接，生成的可执行文件不依赖动态库

4. udpserver:UdpServer.cc

   • 定义如何构建 udpserver 可执行文件
   • 依赖源文件 UdpServer.cc
   • 编译命令：g++ -o $@ $^ -std=c++17
     • 与客户端类似，但没有 -static 选项，会动态链接

5. .PHONY:clean

   • 声明 clean 是一个伪目标

6. clean:

   • 清理目标
   • 执行命令：rm -f udpclient udpserver
     • 强制删除（-f）生成的两个可执行文件

使用说明：

• 直接运行 make 会编译生成两个可执行文件
• 运行 make clean 会删除生成的可执行文件

注意：客户端使用了静态链接（-static），而服务器没有，这可能是为了客户端能在更多环境中运行而不依赖系统库。

UdpSever.hpp

1.初始化：

1）创建套接字

 	//需要包含的头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include "Log.hpp"_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(_sockfd<0){LOG(LogLevel::FATAL)<<"socket error";exit(1);}LOG(LogLevel::INFO)<<"socket success,sockfd:"<<_sockfd;

注意点：

<sys/types.h>作用为：

1. 定义与系统调用相关的数据类型（如 pid_t、off_t）。
2. 提高代码的可移植性，确保在不同架构和操作系统上正确运行。
3. 兼容旧代码，尽管部分类型可能已被移到其他头文件，但许多系统仍然依赖它。

socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)

• 功能：调用 socket() 系统函数创建一个 UDP 套接字。
• 参数解析：
  • AF_INET：表示使用 IPv4 协议（AF_INET6 表示 IPv6）。
  • SOCK_DGRAM：表示 无连接的、不可靠的 UDP 协议（区别于 SOCK_STREAM，即 TCP）。
  • 0：表示使用默认协议（UDP 本身是确定的，所以这里填 0 或 IPPROTO_UDP 均可）。
• 返回值：
  • 成功：返回一个 非负整数（即套接字描述符 _sockfd）。
  • 失败：返回 -1，并设置 errno（错误码）。

2）绑定套接字（socket，端口和ip)

需要用到一个库函数：bind

查询使用方法在XShell里面

man 2 bind

代码如下：

 			//2.绑定socket,端口号和ip//2.1填充socketaddr_in结构体struct sockaddr_in local;bzero(&local,sizeof(local));local.sin_family=AF_INET;// IP信息和端口信息，一定要发送到网络！// 本地格式->网络序列local.sin_port = htons(_port);// IP也是如此，1. IP转成4字节 2. 4字节转成网络序列 -> in_addr_t inet_addr(const char *cp);local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip.c_str());int n=bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n<0){LOG(LogLevel::FATAL)<<"bind error";exit(2);}LOG(LogLevel::INFO)<<"socket success,sockfd"<<_sockfd;

这段代码的作用是 将 UDP 套接字绑定到指定的 IP 地址和端口，使其能够接收发送到该地址的数据。以下是详细解析：

1. struct sockaddr_in local

• 作用：定义一个 IPv4 地址结构体，用于存储绑定的 IP 和端口信息。
• 成员解析：
  • sin_family：地址族，AF_INET 表示 IPv4。
  • sin_port：端口号（需转换为网络字节序）。
  • sin_addr.s_addr：IP 地址（需转换为网络字节序）。

2. bzero(&local, sizeof(local))

• 作用：将 local 结构体清零，避免未初始化的内存影响绑定。
• 等价于 memset(&local, 0, sizeof(local))。

3. local.sin_family = AF_INET

• 作用：指定地址族为 IPv4（AF_INET）。
  如果是 IPv6，需使用 AF_INET6。

4. local.sin_port = htons(_port)

• 作用：设置端口号，并使用 htons() 将主机字节序转换为网络字节序。
• 为什么需要转换？
  不同 CPU 架构的字节序可能不同（大端/小端），网络传输统一使用 大端序，因此需调用：
  • htons()：host to network short（16 位端口号转换）。
  • htonl()：host to network long（32 位 IP 地址转换）。

5. local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str())

• 作用：将字符串格式的 IP（如 "192.168.1.1"）转换为网络字节序的 32 位整数。
• inet_addr() 函数：
  • 输入：点分十进制 IP 字符串（如 "127.0.0.1"）。
  • 输出：in_addr_t 类型（网络字节序的 32 位 IP）。
  • 如果 _ip 是空字符串或 "0.0.0.0"，可以改为：

    local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 绑定所有网卡
    

6. bind(_sockfd, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local))

• 作用：将套接字绑定到指定的 IP 和端口。
• 参数解析：
  • _sockfd：之前创建的套接字描述符。
  • (struct sockaddr*)&local：强制转换为通用地址结构体（sockaddr 是 sockaddr_in 的基类）。
  • sizeof(local)：地址结构体的大小。
• 返回值：
  • 成功：返回 0。
  • 失败：返回 -1，并设置 errno（如 EADDRINUSE 表示端口已被占用）。

7. 错误处理

if (n < 0) {LOG(LogLevel::FATAL) << "bind error";  // 记录致命错误exit(2);                              // 退出程序（错误码 2）
}

• 常见错误原因：
  • 端口被占用（EADDRINUSE）。
  • 无权限绑定特权端口（<1024 需要 root 权限）。
  • IP 地址无效。

8. 成功日志

LOG(LogLevel::INFO) << "socket success, sockfd" << _sockfd;

• 记录绑定成功信息，通常包括套接字描述符 _sockfd 和绑定的 IP/端口。

完整代码逻辑

// 1. 初始化地址结构体
struct sockaddr_in local;
bzero(&local, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;                   // IPv4
local.sin_port = htons(_port);                // 端口转网络字节序
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // IP 转网络字节序// 2. 绑定套接字
int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local));
if (n < 0) {LOG(LogLevel::FATAL) << "bind error";     // 绑定失败exit(2);
}
LOG(LogLevel::INFO) << "socket success, sockfd" << _sockfd;  // 绑定成功

关键点总结

1. sockaddr_in：存储 IPv4 地址和端口的结构体。
2. 字节序转换：
   • htons()：端口号转网络字节序。
   • inet_addr()：IP 字符串转网络字节序。
3. bind()：将套接字绑定到指定地址，使进程能监听该端口。
4. 错误处理：检查 bind() 返回值，失败时记录日志并退出。

初始化的代码：

 void Init(){//1.创建套接字_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(_sockfd<0){LOG(LogLevel::FATAL)<<"socket error";exit(1);}LOG(LogLevel::INFO)<<"socket success,sockfd:"<<_sockfd;//2.绑定socket,端口号和ip//2.1填充socketaddr_in结构体struct sockaddr_in local;bzero(&local,sizeof(local));local.sin_family=AF_INET;// IP信息和端口信息，一定要发送到网络！// 本地格式->网络序列local.sin_port = htons(_port);// IP也是如此，1. IP转成4字节 2. 4字节转成网络序列 -> in_addr_t inet_addr(const char *cp);local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip.c_str());int n=bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n<0){LOG(LogLevel::FATAL)<<"bind error";exit(2);}LOG(LogLevel::INFO)<<"socket success,sockfd"<<_sockfd;}

2.启动：

这段代码实现了一个 UDP 服务器的消息接收-回显（echo）逻辑。它的核心功能是：循环接收客户端发来的消息，并在每条消息前添加 "server echo@" 后返回给客户端。以下是详细解析：

1. _isrunning 控制循环

_isrunning = true;
while (_isrunning) { ... }

• 作用：通过 _isrunning 标志位控制服务端运行状态。
• 如果需要停止服务，可以在外部设置 _isrunning = false 终止循环。

2. 接收消息 recvfrom()

char buffer[1024];
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer);
ssize_t s = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer)-1, 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);

• 参数解析：
  • _sockfd：绑定的 UDP 套接字描述符。
  • buffer：接收数据的缓冲区。
  • sizeof(buffer)-1：预留 1 字节用于添加字符串结束符 \0。
  • peer：输出参数，保存发送方的地址信息（IP + 端口）。
  • len：输入输出参数，传入 peer 结构体大小，返回实际地址长度。
• 返回值：
  • s > 0：接收到的字节数。
  • s == -1：出错（可通过 errno 获取错误码）。

3. 处理接收到的消息

if (s > 0) {buffer[s] = 0;  // 添加字符串结束符LOG(LogLevel::DEBUG) << "buffer:" << buffer;
}

• buffer[s] = 0：将接收到的数据转换为 C 风格字符串（方便日志输出或字符串操作）。
• 日志记录：打印接收到的原始消息（调试级别日志）。

4. 构造回显消息并发送 sendto()

std::string echo_string = "server echo@";
echo_string += buffer;
sendto(_sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size(), 0, (struct sockaddr*)&peer, len);

• 回显逻辑：
  • 在原始消息前拼接 "server echo@"。
  • 例如客户端发送 "hello"，服务端返回 "server echo@hello"。
• sendto() 参数：
  • _sockfd：套接字描述符。
  • echo_string.c_str()：待发送数据的指针。
  • echo_string.size()：数据长度。
  • peer：目标地址（即消息发送方的地址）。
  • len：地址结构体长度。

5. 关键点总结

1. UDP 无连接特性：每次接收消息时通过 peer 获取客户端地址，发送时需显式指定目标地址。
2. 缓冲区安全：
   • sizeof(buffer)-1 防止缓冲区溢出。
   • buffer[s] = 0 确保字符串正确终止。
3. 日志记录：记录收到的原始消息（调试用途）。
4. 回显服务：简单修改收到的数据并返回，适用于测试或回声协议。

完整流程

1. 启动循环，等待接收数据。
2. 收到数据后，记录日志并保存客户端地址。
3. 构造回显消息，发送回客户端。
4. 循环继续，等待下一条消息。

扩展场景

• 多线程/异步处理：若需高性能，可将消息处理放到独立线程或使用 epoll/kqueue。
• 协议增强：可在回显消息中添加时间戳、序列号等信息。
• 错误处理：检查 sendto() 返回值，处理发送失败情况。

示例交互

• 客户端发送："hello"
• 服务端接收：buffer = "hello"
• 服务端返回："server echo@hello"

代码如下：

		void Start(){_isrunning=true;while(_isrunning){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;socklen_t len=sizeof(peer);//1.收消息ssize_t s=recvfrom(_sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);if(s>0){buffer[s]=0;LOG(LogLevel::DEBUG)<<"buffer:"<<buffer;//2.发消息std::string echo_string="server echo@";echo_string+=buffer;sendto(_sockfd,echo_string.c_str(),echo_string.size(),0,(struct sockaddr*)&peer,len);}}}

完整代码如下：

udpserver.hpp

#pragma once#include <iostream>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h> 
#include <string>
#include "Log.hpp"using namespace LogModule;
const int defaultfd=-1;class UdpServer
{public:UdpServer(const std::string &ip,uint16_t port): _sockfd(defaultfd),_ip(ip),_port(port){}void Init(){//1.创建套接字_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(_sockfd<0){LOG(LogLevel::FATAL)<<"socket error";exit(1);}LOG(LogLevel::INFO)<<"socket success,sockfd:"<<_sockfd;//2.绑定socket,端口号和ip//2.1填充socketaddr_in结构体struct sockaddr_in local;bzero(&local,sizeof(local));local.sin_family=AF_INET;// IP信息和端口信息，一定要发送到网络！// 本地格式->网络序列local.sin_port = htons(_port);// IP也是如此，1. IP转成4字节 2. 4字节转成网络序列 -> in_addr_t inet_addr(const char *cp);local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip.c_str());int n=bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n<0){LOG(LogLevel::FATAL)<<"bind error";exit(2);}LOG(LogLevel::INFO)<<"socket success,sockfd"<<_sockfd;}void Start(){_isrunning=true;while(_isrunning){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;socklen_t len=sizeof(peer);//1.收消息ssize_t s=recvfrom(_sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);if(s>0){buffer[s]=0;LOG(LogLevel::DEBUG)<<"buffer:"<<buffer;//2.发消息std::string echo_string="server echo@";echo_string+=buffer;sendto(_sockfd,echo_string.c_str(),echo_string.size(),0,(struct sockaddr*)&peer,len);}}}~UdpServer(){};private:int _sockfd;__uint16_t _port;std::string _ip;//用的是字符串风格，点分十进制bool _isrunning;
};

Mutex.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <pthread.h>namespace MutexModule
{class Mutex{public:Mutex(){pthread_mutex_init(&_mutex, nullptr);}void Lock(){int n = pthread_mutex_lock(&_mutex);(void)n;}void Unlock(){int n = pthread_mutex_unlock(&_mutex);(void)n;}~Mutex(){pthread_mutex_destroy(&_mutex);}pthread_mutex_t *Get(){return &_mutex;}private:pthread_mutex_t _mutex;};class LockGuard{public:LockGuard(Mutex &mutex):_mutex(mutex){_mutex.Lock();}~LockGuard(){_mutex.Unlock();}private:Mutex &_mutex;};
}

这段代码实现了一个 基于 POSIX 线程（pthread）的互斥锁（Mutex）模块，包含 Mutex 类和 LockGuard 类，用于多线程环境下的资源同步。以下是详细解析：

1. 命名空间 MutexModule

namespace MutexModule { ... }

• 作用：将代码封装在命名空间中，避免与其他库的命名冲突。

2. Mutex 类（核心互斥锁）

成员变量

pthread_mutex_t _mutex;  // POSIX 互斥锁对象

构造函数

Mutex() {pthread_mutex_init(&_mutex, nullptr);  // 初始化互斥锁（默认属性）
}

• pthread_mutex_init：初始化互斥锁，nullptr 表示使用默认属性（非递归锁）。

加锁与解锁

void Lock() {int n = pthread_mutex_lock(&_mutex);  // 阻塞直到获取锁(void)n;  // 忽略返回值（实际工程中应检查错误）
}
void Unlock() {int n = pthread_mutex_unlock(&_mutex); // 释放锁(void)n;
}

• pthread_mutex_lock：如果锁已被其他线程持有，当前线程会阻塞。
• (void)n：显式忽略返回值（实际项目中建议检查 n != 0 的错误情况）。

析构函数

~Mutex() {pthread_mutex_destroy(&_mutex);  // 销毁互斥锁
}

• 注意：必须在没有线程持有锁时调用，否则行为未定义。

获取原始锁指针

pthread_mutex_t* Get() {return &_mutex;  // 返回底层 pthread_mutex_t 指针
}

• 用途：需要与原生 pthread 函数交互时使用（如 pthread_cond_wait）。

3. LockGuard 类（RAII 锁守卫）

构造函数（加锁）

LockGuard(Mutex &mutex) : _mutex(mutex) {_mutex.Lock();  // 构造时自动加锁
}

• RAII 思想：利用构造函数获取资源（锁）。

析构函数（解锁）

~LockGuard() {_mutex.Unlock();  // 析构时自动释放锁
}

• 关键作用：即使代码块因异常退出，也能保证锁被释放，避免死锁。

成员变量

Mutex &_mutex;  // 引用形式的 Mutex 对象

• 注意：使用引用避免拷贝问题（pthread_mutex_t 不可拷贝）。

4. 核心设计思想

1. 封装原生 pthread 锁：
   • 提供更易用的 C++ 接口（如 Lock()/Unlock()）。
   • 隐藏底层 pthread_mutex_t 的复杂性。
2. RAII（资源获取即初始化）：
   • LockGuard 在构造时加锁，析构时解锁，确保锁的安全释放。
   • 避免手动调用 Unlock() 的遗漏风险。

5. 使用示例

基本用法

MutexModule::Mutex mtx;void ThreadFunc() {MutexModule::LockGuard lock(mtx);  // 自动加锁// 临界区代码// 离开作用域时自动解锁
}

对比原生 pthread 代码

// 原生 pthread 写法
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_lock(&mutex);
// 临界区
pthread_mutex_unlock(&mutex);// 使用 LockGuard 后的写法
{MutexModule::LockGuard lock(mtx);// 临界区
}  // 自动解锁

总结

• Mutex：封装 pthread_mutex_t，提供加锁/解锁接口。
• LockGuard：RAII 工具类，自动管理锁的生命周期。
• 用途：保护多线程环境下的共享资源，避免数据竞争。
• 优势：比手动调用 pthread_mutex_lock/unlock 更安全、更简洁。

Log.hpp

#ifndef __LOG_HPP__
#define __LOG_HPP__#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <filesystem> //C++17
#include <sstream>
#include <fstream>
#include <memory>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
#include "Mutex.hpp"namespace LogModule
{using namespace MutexModule;const std::string gsep = "\r\n";// 策略模式，C++多态特性// 2. 刷新策略 a: 显示器打印 b:向指定的文件写入//  刷新策略基类class LogStrategy{public:~LogStrategy() = default;virtual void SyncLog(const std::string &message) = 0;};// 显示器打印日志的策略 : 子类class ConsoleLogStrategy : public LogStrategy{public:ConsoleLogStrategy(){}void SyncLog(const std::string &message) override{LockGuard lockguard(_mutex);std::cout << message << gsep;}~ConsoleLogStrategy(){}private:Mutex _mutex;};// 文件打印日志的策略 : 子类const std::string defaultpath = "./log";const std::string defaultfile = "my.log";class FileLogStrategy : public LogStrategy{public:FileLogStrategy(const std::string &path = defaultpath, const std::string &file = defaultfile): _path(path),_file(file){LockGuard lockguard(_mutex);if (std::filesystem::exists(_path)){return;}try{std::filesystem::create_directories(_path);}catch (const std::filesystem::filesystem_error &e){std::cerr << e.what() << '\n';}}void SyncLog(const std::string &message) override{LockGuard lockguard(_mutex);std::string filename = _path + (_path.back() == '/' ? "" : "/") + _file; // "./log/" + "my.log"std::ofstream out(filename, std::ios::app);                              // 追加写入的 方式打开if (!out.is_open()){return;}out << message << gsep;out.close();}~FileLogStrategy(){}private:std::string _path; // 日志文件所在路径std::string _file; // 日志文件本身Mutex _mutex;};// 形成一条完整的日志&&根据上面的策略，选择不同的刷新方式// 1. 形成日志等级enum class LogLevel{DEBUG,INFO,WARNING,ERROR,FATAL};std::string Level2Str(LogLevel level){switch (level){case LogLevel::DEBUG:return "DEBUG";case LogLevel::INFO:return "INFO";case LogLevel::WARNING:return "WARNING";case LogLevel::ERROR:return "ERROR";case LogLevel::FATAL:return "FATAL";default:return "UNKNOWN";}}std::string GetTimeStamp(){time_t curr = time(nullptr);struct tm curr_tm;localtime_r(&curr, &curr_tm);char timebuffer[128];snprintf(timebuffer, sizeof(timebuffer),"%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d",curr_tm.tm_year+1900,curr_tm.tm_mon+1,curr_tm.tm_mday,curr_tm.tm_hour,curr_tm.tm_min,curr_tm.tm_sec);return timebuffer;}// 1. 形成日志 && 2. 根据不同的策略，完成刷新class Logger{public:Logger(){EnableConsoleLogStrategy();}void EnableFileLogStrategy(){_fflush_strategy = std::make_unique<FileLogStrategy>();}void EnableConsoleLogStrategy(){_fflush_strategy = std::make_unique<ConsoleLogStrategy>();}// 表示的是未来的一条日志class LogMessage{public:LogMessage(LogLevel &level, std::string &src_name, int line_number, Logger &logger): _curr_time(GetTimeStamp()),_level(level),_pid(getpid()),_src_name(src_name),_line_number(line_number),_logger(logger){// 日志的左边部分，合并起来std::stringstream ss;ss << "[" << _curr_time << "] "<< "[" << Level2Str(_level) << "] "<< "[" << _pid << "] "<< "[" << _src_name << "] "<< "[" << _line_number << "] "<< "- ";_loginfo = ss.str();}// LogMessage() << "hell world" << "XXXX" << 3.14 << 1234template <typename T>LogMessage &operator<<(const T &info){// a = b = c =d;// 日志的右半部分,可变的std::stringstream ss;ss << info;_loginfo += ss.str();return *this;}~LogMessage(){if (_logger._fflush_strategy){_logger._fflush_strategy->SyncLog(_loginfo);}}private:std::string _curr_time;LogLevel _level;pid_t _pid;std::string _src_name;int _line_number;std::string _loginfo; // 合并之后，一条完整的信息Logger &_logger;};// 这里故意写成返回临时对象LogMessage operator()(LogLevel level, std::string name, int line){return LogMessage(level, name, line, *this);}~Logger(){}private:std::unique_ptr<LogStrategy> _fflush_strategy;};// 全局日志对象Logger logger;// 使用宏，简化用户操作，获取文件名和行号#define LOG(level) logger(level, __FILE__, __LINE__)#define Enable_Console_Log_Strategy() logger.EnableConsoleLogStrategy()#define Enable_File_Log_Strategy() logger.EnableFileLogStrategy()
}#endif

1. 核心设计思想

• 策略模式：通过 LogStrategy 基类抽象日志输出方式，派生出 ConsoleLogStrategy（控制台输出）和 FileLogStrategy（文件输出）。
• RAII（资源获取即初始化）：利用 LogMessage 类的构造和析构，自动组装日志内容并触发输出。
• 线程安全：使用 Mutex 类保护共享资源（如文件写入、控制台输出）。

2. 关键组件解析

(1) 日志级别 LogLevel

enum class LogLevel {DEBUG,   // 调试信息INFO,    // 普通信息WARNING, // 警告ERROR,   // 错误FATAL    // 致命错误
};

• 通过 Level2Str() 函数将枚举转换为字符串（如 DEBUG → "DEBUG"）。

(2) 时间戳生成 GetTimeStamp()

std::string GetTimeStamp() {// 示例输出: "2023-08-20 14:30:45"time_t curr = time(nullptr);struct tm curr_tm;localtime_r(&curr, &curr_tm);  // 线程安全的时间转换char buffer[128];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d",curr_tm.tm_year + 1900, curr_tm.tm_mon + 1, curr_tm.tm_mday,curr_tm.tm_hour, curr_tm.tm_min, curr_tm.tm_sec);return buffer;
}

(3) 策略基类 LogStrategy

class LogStrategy {
public:virtual void SyncLog(const std::string &message) = 0;virtual ~LogStrategy() = default;
};

• 纯虚函数 SyncLog：子类需实现具体的日志输出逻辑。

(4) 控制台输出策略 ConsoleLogStrategy

class ConsoleLogStrategy : public LogStrategy {
public:void SyncLog(const std::string &message) override {LockGuard lock(_mutex);  // 线程安全std::cout << message << gsep;  // gsep = "\r\n"}
private:Mutex _mutex;
};

(5) 文件输出策略 FileLogStrategy

class FileLogStrategy : public LogStrategy {
public:FileLogStrategy(const std::string &path = "./log", const std::string &file = "my.log") : _path(path), _file(file) {// 自动创建日志目录（如果不存在）std::filesystem::create_directories(_path);}void SyncLog(const std::string &message) override {LockGuard lock(_mutex);std::string filename = _path + "/" + _file;std::ofstream out(filename, std::ios::app);  // 追加模式out << message << gsep;}
private:std::string _path, _file;Mutex _mutex;
};

(6) 日志组装与输出 Logger 和 LogMessage

class Logger {
public:// 切换输出策略void EnableFileLogStrategy() { _fflush_strategy = std::make_unique<FileLogStrategy>(); }void EnableConsoleLogStrategy() { _fflush_strategy = std::make_unique<ConsoleLogStrategy>(); }// 日志条目构建器class LogMessage {public:LogMessage(LogLevel level, const std::string &src_name, int line, Logger &logger) : _level(level), _src_name(src_name), _line_number(line), _logger(logger) {// 组装固定部分（时间、级别、PID、文件名、行号）_loginfo = "[" + GetTimeStamp() + "] [" + Level2Str(_level) + "] " +"[" + std::to_string(getpid()) + "] " +"[" + _src_name + ":" + std::to_string(_line_number) + "] - ";}// 支持链式追加日志内容（如 LOG(INFO) << "Error: " << errno;）template <typename T>LogMessage &operator<<(const T &data) {std::stringstream ss;ss << data;_loginfo += ss.str();return *this;}// 析构时触发日志输出~LogMessage() {if (_logger._fflush_strategy) {_logger._fflush_strategy->SyncLog(_loginfo);}}private:std::string _loginfo;// ... 其他字段省略};// 生成日志条目LogMessage operator()(LogLevel level, const std::string &file, int line) {return LogMessage(level, file, line, *this);}
private:std::unique_ptr<LogStrategy> _fflush_strategy;
};

(7) 全局日志对象与宏

// 全局单例日志对象
Logger logger;// 简化用户调用的宏
#define LOG(level) logger(level, __FILE__, __LINE__)
#define Enable_Console_Log_Strategy() logger.EnableConsoleLogStrategy()
#define Enable_File_Log_Strategy() logger.EnableFileLogStrategy()

• LOG(level)：自动填充文件名（__FILE__）和行号（__LINE__），例如：

  LOG(LogLevel::INFO) << "User login: " << username;
  

3. 使用示例

(1) 输出到控制台

Enable_Console_Log_Strategy();
LOG(LogLevel::DEBUG) << "Debug message: " << 42;

输出示例：

[2023-08-20 14:30:45] [DEBUG] [1234] [main.cpp:20] - Debug message: 42

(2) 输出到文件

Enable_File_Log_Strategy();
LOG(LogLevel::ERROR) << "Failed to open file: " << filename;

文件内容：

[2023-08-20 14:31:00] [ERROR] [1234] [server.cpp:45] - Failed to open file: config.ini

4. 关键优势

1. 灵活的输出策略：可动态切换控制台/文件输出。
2. 线程安全：所有输出操作受互斥锁保护。
3. 易用性：通过宏和流式接口简化调用。
4. 自动化：时间戳、PID、文件名等自动填充。

UdpServer.cpp

#include <iostream>
#include <memory>
#include "UdpServer.hpp"
int main(int argc,char *argv[])
{if(argc!=3){std::cerr<<"Usage:"<<argv[0]<<"ip port"<<std::endl;return 1;}std::string ip=argv[1];uint16_t port=std::stoi(argv[2]);Enable_Console_Log_Strategy();std::unique_ptr<UdpServer> usvr=std::make_unique<UdpServer>(ip,port);usvr->Init();usvr->Start();return 0;
}

1. std::make_unique<UdpServer>()

• 作用：在堆内存上动态分配一个 UdpServer 对象，并返回一个 std::unique_ptr<UdpServer> 智能指针。
• 优点（对比 new）：
  • 更安全：避免直接使用 new，防止内存泄漏。
  • 更高效：make_unique 会一次性分配内存并构造对象，比 new + unique_ptr 分开操作更优。
  • 异常安全：如果构造过程中抛出异常，make_unique 能保证内存不会泄漏。

2. std::unique_ptr<UdpServer>

• 作用：独占所有权的智能指针，保证 UdpServer 对象的生命周期由它唯一管理。
• 关键特性：
  • 独占所有权：同一时间只能有一个 unique_ptr 指向该对象。
  • 自动释放：当 unique_ptr 离开作用域时，会自动调用 delete 销毁 UdpServer 对象。
  • 不可复制：不能直接拷贝 unique_ptr（可通过 std::move 转移所有权）。

3. 整行代码的语义

std::unique_ptr<UdpServer> usvr = std::make_unique<UdpServer>();

等价于：

std::unique_ptr<UdpServer> usvr(new UdpServer());  // 不推荐，优先用 make_unique

但更推荐使用 make_unique，原因如上所述。

4. 适用场景

• 当需要动态创建 UdpServer 对象，并希望其生命周期由智能指针管理时。
• 典型用例：
  • 对象需要延迟初始化（如运行时决定是否创建）。
  • 对象需要长生命周期（如跨多个函数作用域）。
  • 避免手动 delete，防止内存泄漏。

5. 扩展说明

如果 UdpServer 构造函数需要参数，可以这样写：

std::unique_ptr<UdpServer> usvr = std::make_unique<UdpServer>(arg1, arg2);

这行代码是现代 C++（C++11 及以上）中动态对象管理的推荐写法，结合了：

1. 智能指针（unique_ptr）自动管理生命周期。
2. 工厂函数（make_unique）安全构造对象。

既避免了手动内存管理的问题，又保证了代码的简洁性和安全性。