服务器搭建(TCP套接字)-基础版(服务端)

一、socket

1.1、vim man查看socket

:!man socket

1.2、 依赖的头文件

 #include <sys/types.h>     
 #include <sys/socket.h>

1.3、原型

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain	说明
AF_INET	IPV4协议
AF_INET6	IPV6协议
AF_LOCAL	Unix域协议

type	说明
SOCK_STREAM	字节流套接字（TCP/SCTP）
SOCK_DGRAM	数据报套接字(UDP)
SOCK_RAM	原始套接字 (IPv4/IPv6)
SOCK_SEQPACKET	有序分组套接字(SCTP)

protocol	说明
IPPROTO_CP	TCP传输协议
IPPROTO_UDP	UDP传输协议
IPPROTO_SCTP	SCTP传输协议

socket函数在成功时会返回一个小的非负整数值，它与文件描述符类似，就称它为套接字描述符。只需要指定协议族（IPV4、IPV6或Unix）和套接字类型即可

• 代码实现

socket_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

二、bind

2.1、 原型

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

• sockfd
  该参数为成功创建socket返回的套接字描述符

• addr
  该参数为通用的套接字地址结构，套接字地址结构总是以引用形式来传递
  IPv4套接字地址结构
  IPv4套接字地址结构通常也称为“网际套接字地址结构”，它以sockaddr_in命名，定义在<netinet/in.h>头文件中。

struct sockaddr_in {
    
    
    short sin_family;        // 地址家族，一般为AF_INET
    unsigned short sin_port; // 端口号
    struct in_addr sin_addr; // IPv4地址
    char sin_zero[8];        // 填充字节，通常为0
};

sockaddr_in结构体定义了套接字的IPv4地址信息。它具有以下字段：

sin_family：指定地址家族，通常为AF_INET表示IPv4地址族。
sin_port：表示端口号，使用无符号短整数（16位）表示，需要以网络字节顺序（大端序）进行表示。
sin_addr：struct in_addr类型的结构体，用于表示IPv4地址。
sin_zero：用于填充字段，通常为0，以确保结构体的大小与sockaddr一致。

struct in_addr {
    
    
    unsigned long s_addr; // IPv4地址，以网络字节顺序（大端序）表示
};

#define PORT 8596
struct sockaddr_in local_addr;

 //set socket address
  local_addr.sin_family=AF_INET;
  local_addr.sin_port=htons(PORT);
  local_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
  bzero(&(local_addr.sin_zero),8);

htons：
头文件

#include <arpa/inet.h>

原型

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

在这些函数的名字当中，h代表host,n代表network,s代表short,l代表long。

• addrlen
  socklen_t 是一个在网络编程中使用的类型，用于表示套接字地址结构的长度

2.2、代码

#define PORT 8596
struct sockaddr_in local_addr;
//set socket address
  local_addr.sin_family=AF_INET;
  local_addr.sin_port=htons(PORT);
  local_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
  bzero(&(local_addr.sin_zero),8);
 //bind socket
 ret=bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&local_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
 if(ret == -1){
    
    
    perror("bind socket error");
    exit(1);
 }

三、listen

3.1、原型

int listen(int sockfd, int backlog);

• sockfd
  该参数为成功创建socket返回的套接字描述符
• backlog
    在网络编程中使用的参数，用于指定监听套接字（listening socket）上挂起连接请求的队列的最大长度。
    在 TCP/IP 网络编程中，当服务器应用程序使用 listen 函数将套接字设置为监听模式时，内核会创建一个连接队列来存储客户端发起的连接请求。
    backlog 参数用于指定这个连接队列的最大长度，即可以挂起等待被接受的连接请求数量。具体来说，当有新的连接请求到达监听套接字时，如果连接队列未满，内核会将该连接请求添加到队列中，并发送一个 SYN+ACK 响应给客户端。如果连接队列已满，则客户端的连接请求可能会被忽略或拒绝。
    只影响处于未接受状态的连接请求，在已经接受的连接请求上没有影响。一旦服务器应用程序调用 accept 函数接受了一个连接请求，该连接就会从队列中移除。

3.2、代码

ret=listen(socket_fd, backlog);
if(ret ==-1){
    
    
   perror("listen error");
   exit(1);
  }

四、accept

4.1、原型

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

  accept 是一个在网络编程中使用的函数，用于接受客户端的连接请求并创建与客户端连接的套接字。
  accept 函数通常在服务器端使用，它从监听套接字（listening socket）的连接队列中取出一个连接请求，并创建一个新的套接字来与客户端进行通信。这个新创建的套接字可以用于与客户端进行数据交换。

入参：

• sockfd：整型参数，表示监听套接字的文件描述符。
• addr：指向 struct sockaddr 类型的指针，用于存储连接的客户端地址信息。可以传入 NULL，表示不获取客户端地址信息。
• addrlen：指向 socklen_t 类型的指针，用于传入客户端地址结构的长度，并在函数调用后被修改为实际的客户端地址结构长度。

返回值：

• 如果成功接受连接请求，accept 返回一个新的套接字的文件描述符，该套接字用于与客户端进行通信。
• 如果发生错误，accept 返回 -1，并设置相应的错误码，可以通过 errno 全局变量获取具体的错误信息。

4.2、代码

struct sockaddr_in remote_addr;
int accept_fd=-1;

socklen_t addrlen = sizeof(remote_addr);
accept_fd=accept(socket_fd,( struct sockaddr *)&remote_addr, &addrlen);

五、recv

5.1、原型

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

recv 是一个在网络编程中使用的函数，用于接收数据从已连接的套接字或接收数据报套接字中。

需要注意的是，recv 函数是一个阻塞调用，即在没有数据到达之前，它会一直等待。如果需要非阻塞的操作，可以使用非阻塞 I/O 或多线程/多进程的方式处理接收操作。

入参：

• sockfd：整型参数，表示要接收数据的套接字的文件描述符。
• buf：指向接收数据缓冲区的指针，用于存储接收到的数据。
• len：无符号整型参数，表示接收数据缓冲区的长度。
• flags：整型参数，用于指定接收操作的可选标志。常见的标志包括 0（无特殊标志）、MSG_DONTWAIT（非阻塞模式接收）和 MSG_WAITALL（阻塞模式接收，直到接收到指定长度的数据）等。

返回值：

• 如果成功接收数据，recv 返回接收到的字节数。
• 如果连接关闭（对于流套接字）或接收超时（对于数据报套接字），recv 返回 0。
• 如果发生错误，recv 返回 -1，并设置相应的错误码，可以通过 errno 全局变量获取具体的错误信息。

5.2、代码

#define MESSAGE_SIZE 1024
int accept_fd=-1;
char in_buf[MESSAGE_SIZE]={
    
    0,};

memset(in_buf,0,MESSAGE_SIZE);
//read data
ret =recv(accept_fd, (void*)in_buf, MESSAGE_SIZE, 0);
if(ret ==0){
    
    
    break;
}
printf("receive data:%s\n",in_buf);

六、send

6.1、原型

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

send 是一个在网络编程中使用的函数，用于发送数据到已连接的套接字或发送数据报套接字中。

入参：

• sockfd：整型参数，表示要发送数据的套接字的文件描述符。
• buf：指向要发送数据的缓冲区的指针。
• len：无符号整型参数，表示要发送数据的长度。
• flags：整型参数，用于指定发送操作的可选标志。常见的标志包括 0（无特殊标志）和 MSG_DONTWAIT（非阻塞模式发送）等。

返回值

• 如果成功发送数据，send 返回发送的字节数。
• 如果连接关闭（对于流套接字）或发送超时（对于数据报套接字），send 返回 0。
• 如果发生错误，send 返回 -1，并设置相应的错误码，可以通过 errno 全局变量获取具体的错误信息。

6.2、代码

#define MESSAGE_SIZE 1024
int accept_fd=-1;
char in_buf[MESSAGE_SIZE]={
    
    0,};

send(accept_fd, (void *)in_buf, MESSAGE_SIZE, 0);

七、完整代码

#include <iostream>
//socket
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
//close
#include <unistd.h>
//exit
#include <stdlib.h>
//perror
#include <stdio.h>
//memset
#include <string.h>
//htons
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8596
#define MESSAGE_SIZE 1024

int main(){
    
    

  int ret=-1;
  int socket_fd=-1;
  int accept_fd=-1;
  int backlog=10;
  int flag=1;

  char in_buf[MESSAGE_SIZE]={
    
    0,};
  struct sockaddr_in local_addr,remote_addr;

  //create socket
  socket_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  if(socket_fd == -1){
    
    
    perror("create socket error");
    exit(1);
  }
 //set option of socket
  ret = setsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag));
  if ( ret == -1 ){
    
    
    perror("setsockopt error");
  }
 //set socket address
  local_addr.sin_family=AF_INET;
  local_addr.sin_port=htons(PORT);
  local_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
  bzero(&(local_addr.sin_zero),8);
 //bind socket
 ret=bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&local_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
 if(ret == -1){
    
    
    perror("bind socket error");
    exit(1);
 }

  ret=listen(socket_fd, backlog);
  if(ret ==-1){
    
    
   perror("listen error");
   exit(1);
 }
  //loop to accept client
  for(;;){
    
    
   socklen_t addrlen = sizeof(remote_addr);
   accept_fd=accept(socket_fd,( struct sockaddr *)&remote_addr, &addrlen);
   for(;;){
    
    
     memset(in_buf,0,MESSAGE_SIZE);
     //read data
     ret =recv(accept_fd, (void*)in_buf, MESSAGE_SIZE, 0);
     if(ret ==0){
    
    
        break;
     }
     printf("receive data:%s\n",in_buf);
     send(accept_fd, (void *)in_buf, MESSAGE_SIZE, 0);
   }
   printf("close client connection......");
   close(accept_fd);
  }
  printf("quit server....");
  close(socket_fd);
  return 0;
}

八、编译

gcc baseServer.cpp -o server

gcc 默认不会自动链接 C++ 标准库，因此需要手动添加链接选项 -lstdc++ 来告知编译器链接 C++ 标准库。

gcc baseServer.cpp -o server -lstdc++

或者直接使用g++编译。

8.1、gcc和g++的区别

gcc 和 g++ 在功能上有一些区别，主要体现在它们的默认行为和对源代码的处理方式上。

1、默认语言：gcc 默认将源代码视为 C 语言源代码进行处理，而 g++ 默认将源代码视为 C++ 语言源代码进行处理。这意味着如果您使用 gcc 编译 C++ 代码，可能会导致一些 C++ 特定的功能和语法无法正常工作。

2、链接库：g++ 在链接时会自动包含 C++ 标准库（例如 libstdc++），而 gcc 则不会。这是因为 C++ 标准库包含了许多与 C++ 相关的功能和数据结构，而 C 标准库（例如 libc）则只包含了与 C 相关的功能。

3、标准支持：g++ 支持更多的 C++ 标准，例如 C++11、C++14、C++17 等。而 gcc 的 C 标准支持（例如 C89、C99）更全面，但对于最新的 C++ 标准可能支持较少。

4、编译选项：gcc 和 g++ 有一些针对特定语言的编译选项。例如，g++ 具有额外的选项来支持 C++ 异常处理、RTTI（运行时类型信息）等特性。

虽然 gcc 和 g++ 在默认行为和一些功能上有所区别，但它们都是 GNU 编译器套件的一部分，共享许多相同的代码和基础设施。实际上，g++ 实际上是一个对 gcc 进行了配置和扩展的别名。

在大多数情况下，如果您要编译 C 代码，可以使用 gcc。如果您要编译 C++ 代码，可以使用 g++，这样可以确保默认行为和所需的语言支持正确。 然而，您也可以使用 gcc 编译 C++ 代码，或者使用 g++ 编译 C 代码，只需根据需要适当调整编译选项和参数。