Socket API编程优化
1. 编程优化
为了更直观的介绍API函数，在Socket API编程模型一文中我们直接使用了socket接口函数进行了服务端和客户端的编程。但是在现实的商用软件开发中如此编程是不合理且极易出错的，这里我们需要增加容错机制，对socket接口函数进行二次封装，在封装的函数中对socket接口函数的返回值进行判断并进行相应处理。
创建socket_wrap.c文件，对socket接口函数进行二次封装
#include "socket_wrap.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/**
* @brief 创建套接字
* @param domain: 协议域
* @param type: 协议类型
* @param protocol: 协议版本
* @retval int: 0
*/
int Socket(int domain, int type, int protocol){
int fd;
fd = socket(domain, type, protocol);
//当返回值为-1的时候，基本是lwip的内存不够
if(fd < 0){
printf("create socket error\r\n");
//当调用删除任务，就会切换上下文，CPU执行其他任务
vTaskDelete(NULL);
}
return fd;
}
/**
* @brief 绑定套接字
* @param sockfd: 文件描述符
* @param addr: 绑定的地址信息
* @param addrlen: 地址结构体长度
* @retval int: 0
*/
int Bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen){
int ret;
ret = bind(sockfd, addr, addrlen);
if(ret < 0){
printf("bind socket error\r\n");
//当调用删除任务，就会切换上下文，CPU执行其他任务
vTaskDelete(NULL);
}
return ret;
}
/**
* @brief 监听套接字
* @param sockfd: 要监听的文件描述符
* @param backlog: 监听队列的大小
* @retval int: 0
*/
int Listen(int sockfd, int backlog){
int ret;
ret = listen(sockfd, backlog);
if(ret < 0){
printf("listen socket error\r\n");
//当调用删除任务，就会切换上下文，CPU执行其他任务
vTaskDelete(NULL);
}
return ret;
}
/**
* @brief 等待客户端建立好连接
* @param sockfd: 文件描述符
* @param addr: 绑定的地址信息
* @param addrlen: 地址结构体长度---指针
* @retval int: 0
*/
int Accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen){
int fd;
again:
//accept 是阻塞函数，只有客户端连接成功后，才会返回，或者错误返回
fd = accept(sockfd, addr, addrlen);
//客戶端连接错误
if(fd < 0){
printf("accept socket error\r\n");
goto again;
}
return fd;
}
/**
* @brief 向目标服务器建立连接
* @param sockfd: 文件描述符
* @param addr: 绑定的地址信息
* @param addrlen: 地址结构体长度---指针
* @retval int: 正确：0，错误小于0
*/
int Connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen){
int ret;
ret = connect(sockfd, addr, addrlen);
if(ret < 0){
printf("connect socket error\r\n");
//先关闭当前的socket，其实内部是删除这个socket的内存块
close(sockfd);
}
return ret;
}
/**
* @brief 向套接字发送数据
* @param fd: 文件描述符
* @param buf: 要发送的缓冲区
* @param nbytes: 发送数据的大小，单位为字节
* @retval int: 正确：返回已经发生的数据长度，错误小于0
*/
int Write(int fd,const void *buf,size_t nbytes){
int ret;
ret = write(fd, buf, nbytes);
//基本上是socket错误了，比如对方socket关闭了
if(ret < 0){
printf("Write socket error\r\n");
//先关闭当前的socket，其实内部是删除这个socket的内存块
close(fd);
}
return ret;
}
/**
* @brief 从套接字读取数据
* @param fd: 文件描述符
* @param buf: 要接收的缓冲区
* @param nbytes: 接收数据的大小，单位为字节
* @retval int: 正确：返回已经接收的数据长度，错误小于0,socket关闭等于0
*/
int Read(int fd,void *buf,size_t nbyte){
int ret;
ret = read(fd, buf, nbyte);
if(ret == 0){
printf("read socket is close\r\n");
close(fd);
}else if(ret < 0){
printf("read socket error\r\n");
close(fd);
}
return ret;
}
/**
* @brief 发送数据到指定地址
* @param sockfd: 文件描述符
* @param msg: 要发送的缓冲区
* @param len: 要发送大小
* @param flags: 标志 默认传0
* @param to: 发送的地址信息
* @param tolen: 地址结构体长度
* @retval int: 正确：返回已经发送的数据长度，错误小于0
*/
int Sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to,int tolen){
int ret;
again:
ret = sendto(sockfd, msg, len, flags, to, tolen);
if(ret < 0){
printf("sendto socket error\r\n");
goto again;
}
return ret;
}
/**
* @brief 从socket接收数据
* @param sockfd: 文件描述符
* @param buf: 要接收的缓冲区
* @param len: 接收缓冲区的大小
* @param flags: 标志 默认传0
* @param from: 接收到的地址信息
* @param fromlen: 地址结构体大小
* @retval int: 正确：返回已经发送的数据长度，错误小于0
*/
int Recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen){
int ret;
again:
ret = recvfrom(sockfd, buf, len, flags, from, fromlen);
if(ret < 0){
printf("recvfrom socket error\r\n");
goto again;
}
return ret;
}
2. TCP Server优化实例
对Socket API编程模型一文中的TCP Server实例进行优化：
- 将创建好的socket接口函数封装文件socket_wrap.c添加到工程中
- 修改socket_tcp_server.c文件
/******socket_tcp_server.c******/
#include "socket_tcp_server.h"
#include "socket_wrap.h"
#include "ctype.h"
char ReadBuff[BUFF_SIZE];
//TCP服务器任务
void vTcpServerTask(void){
int sfd, cfd, n, i;
struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
socklen_t client_addr_len;
//创建socket
sfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//绑定socket
Bind(sfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
//监听socket
Listen(sfd, 5);
//等待客户端连接
client_addr_len = sizeof(client_addr);
again:
cfd = Accept(sfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
printf("client is connect cfd = %d\r\n",cfd);
while(1){
//等待客户端发送数据
n = Read(cfd, ReadBuff, BUFF_SIZE);
if(n <= 0){
goto again;
}
//进行大小写转换
for(i = 0; i < n; i++){
ReadBuff[i] = toupper(ReadBuff[i]);
}
//写回客户端
n = Write(cfd, ReadBuff, n);
if(n < 0){
goto again;
}
}
}
- 编译无误下载到开发板后，打开串口助手可以看到相关调试信息，使用网络调试工具创建一个PC客户端，连接相应IP和端口后，输入任意小写字母，Server将返回对应的大写字母
