03.封装socket

其他 2020-03-06 10:25:00 阅读次数: 0

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book241.cpp和book242.cpp程序已经有点长了，有些啰嗦了，如果还想扩展功能，或用于多进程、多线程，程序结构将非常复杂。

不管是socket通信程序的客户端还是服务端，准备工作的代码又长又难看占地方，影响了主程序的结构，必须分离出来。

如何分离？ 封装。

一、C的封装方法

C语言只能把程序代码封装成函数。

1、客户端

示例（book245.cpp）

/*
 * 程序名：book245.cpp，此程序用于演示用C语言的方法封装socket客户端
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"

// TCP客户端连服务端的函数，serverip-服务端ip，port通信端口
int connecttoserver(const char *serverip,const int port);

int main()
{
  // 向服务器发起连接请求
  int sockfd=connecttoserver("118.89.50.198",5051);
  if (sockfd<=0) { printf("连接服务器失败，程序退出。\n"); return -1; }

  char strbuffer[1024];
  
  // 与服务端通信，发送一个报文后等待回复，然后再发下一个报文。
  for (int ii=0;ii<10;ii++)
  {
    memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));
    sprintf(strbuffer,"这是第%d个超级女生，编号%03d。",ii+1,ii+1);
    if (send(sockfd,strbuffer,strlen(strbuffer),0)<=0) break;
    printf("发送：%s\n",strbuffer);

    memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));
    if (recv(sockfd,strbuffer,sizeof(strbuffer),0)<=0) break;
    printf("接收：%s\n",strbuffer);
  }

  close(sockfd);
}

// TCP客户端连服务端的函数，serverip-服务端ip，port通信端口
// 返回值：成功返回已连接socket，失败返回-1。
int connecttoserver(const char *serverip,const int port)
{
  int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); // 创建客户端的socket

  struct hostent* h; // ip地址信息的数据结构
  if ( (h = gethostbyname(serverip)) == 0 )
  { perror("gethostbyname"); close(sockfd); return -1; }

  // 把服务器的地址和端口转换为数据结构
  struct sockaddr_in servaddr;
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_port = htons(port); 
  memcpy(&servaddr.sin_addr,h->h_addr,h->h_length);

  // 向服务器发起连接请求
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0)
  { perror("connect"); close(sockfd); return -1; }

  return sockfd;
}

在book245.cpp中，把客户端连接服务端的socket操作封装到connecttoserver函数中，主程序的代码更简洁。

2、服务端

示例（book246.cpp）

/*
 * 程序名：book246.cpp，此程序用于演示用C语言的方法封装socket服务端
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"

// 初始化服务端的socket，port为通信端口
// 返回值：成功返回初始化的socket，失败返回-1。
int initserver(int port);

int main()
{
  int listenfd=initserver(5051);  // 服务端用于监听的socket
  if (listenfd<=0) { printf("服务端初始化失败，程序退出。\n"); return -1; }

  // 接受客户端的连接。
  int  clientfd;                  // 客户端的socket
  if ( (clientfd=accept(listenfd,0,0)) <= 0) { printf("服务端accept失败，程序退出。\n"); return -1; }

  printf("客户端已连接。\n");

  // 与客户端通信，接收客户端发过来的报文后，回复ok。
  char strbuffer[1024];

  while (1)
  {
    memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));
    if (recv(clientfd,strbuffer,sizeof(strbuffer),0)<=0) break;
    printf("接收：%s\n",strbuffer);

    strcpy(strbuffer,"ok");
    if (send(clientfd,strbuffer,strlen(strbuffer),0)<=0) break;
    printf("发送：%s\n",strbuffer);
  }

  printf("客户端已断开连接。\n");

  close(clientfd); close(listenfd); // 关闭socket
}

// 初始化服务端的socket，port为通信端口
// 返回值：成功返回初始化的socket，失败返回-1。
int initserver(int port)
{
  int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  // 创建服务端的socket

  // 把服务端用于通信的地址和端口绑定到socket上
  struct sockaddr_in servaddr;    // 服务端地址信息的数据结构
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;  // 协议族，在socket编程中只能是AF_INET
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 本主机的任意ip地址
  servaddr.sin_port = htons(port);  // 绑定通信端口
  if (bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0 )
  { perror("bind"); close(listenfd); return -1; }

  // 把socket设置为监听模式
  if (listen(listenfd,5) != 0 ) { perror("listen"); close(listenfd); return -1; }

  return listenfd;
}

在book246.cpp中，把服务端初始化socket操作封装到initserver函数中，主程序的代码更简洁。

二、C++的封装方法

C++语言可以封装数据和函数，采用的是类。

1、客户端

示例（book247.cpp）

/*
 * 程序名：book247.cpp，此程序用于演示用C++的方法封装socket客户端
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"

// TCP客户端类
class CTcpClient
{
public:
  int m_sockfd;

  CTcpClient();

  // 向服务器发起连接，serverip-服务端ip，port通信端口
  bool ConnectToServer(const char *serverip,const int port);
  // 向对端发送报文
  int  Send(const void *buf,const int buflen);
  // 接收对端的报文
  int  Recv(void *buf,const int buflen);

 ~CTcpClient();
};

int main()
{
  CTcpClient TcpClient;

  // 向服务器发起连接请求
  if (TcpClient.ConnectToServer("118.89.50.198",5051)==false)
  { printf("TcpClient.ConnectToServer(\"118.89.50.198\",5051) failed,exit...\n"); return -1; }

  char strbuffer[1024];
  
  for (int ii=0;ii<5;ii++)
  {
    memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));
    sprintf(strbuffer,"这是第%d个超级女生，编号%03d。",ii+1,ii+1);
    if (TcpClient.Send(strbuffer,strlen(strbuffer))<=0) break;
    printf("发送：%s\n",strbuffer);
    
    memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));
    if (TcpClient.Recv(strbuffer,sizeof(strbuffer))<=0) break;
    printf("接收：%s\n",strbuffer);
  }
}

CTcpClient::CTcpClient()
{
  m_sockfd=0;  // 构造函数初始化m_sockfd
}

CTcpClient::~CTcpClient()
{
  if (m_sockfd!=0) close(m_sockfd);  // 析构函数关闭m_sockfd
}

// 向服务器发起连接，serverip-服务端ip，port通信端口
bool CTcpClient::ConnectToServer(const char *serverip,const int port)
{
  m_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); // 创建客户端的socket

  struct hostent* h; // ip地址信息的数据结构
  if ( (h=gethostbyname(serverip))==0 ) 
  { close(m_sockfd); m_sockfd=0; return false; }

  // 把服务器的地址和端口转换为数据结构
  struct sockaddr_in servaddr;
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_port = htons(port); 
  memcpy(&servaddr.sin_addr,h->h_addr,h->h_length);

  // 向服务器发起连接请求
  if (connect(m_sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr))!=0)
  { close(m_sockfd); m_sockfd=0; return false; }

  return true;
}

int CTcpClient::Send(const void *buf,const int buflen)
{
  return send(m_sockfd,buf,buflen,0);
}

int CTcpClient::Recv(void *buf,const int buflen)
{
  return recv(m_sockfd,buf,buflen,0);
}

2、服务端

示例（book248.cpp）

/*
 * 程序名：book248.cpp，此程序用于演示用C++的方法封装socket服务端
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"

class CTcpServer
{
public:
  int m_listenfd;   // 服务端用于监听的socket
  int m_clientfd;   // 客户端连上来的socket

  CTcpServer();

  bool InitServer(int port);  // 初始化服务端

  bool Accept();  // 等待客户端的连接

  // 向对端发送报文
  int  Send(const void *buf,const int buflen);
  // 接收对端的报文
  int  Recv(void *buf,const int buflen);

 ~CTcpServer();
};

int main()
{
  CTcpServer TcpServer;

  if (TcpServer.InitServer(5051)==false)
  { printf("TcpServer.InitServer(5051) failed,exit...\n"); return -1; }

  if (TcpServer.Accept() == false) { printf("TcpServer.Accept() failed,exit...\n"); return -1; }

  printf("客户端已连接。\n");

  char strbuffer[1024];

  while (1)
  {
    memset(strbuffer,0,sizeof(strbuffer));
    if (TcpServer.Recv(strbuffer,sizeof(strbuffer))<=0) break;
    printf("接收：%s\n",strbuffer);

    strcpy(strbuffer,"ok");
    if (TcpServer.Send(strbuffer,strlen(strbuffer))<=0) break;
    printf("发送：%s\n",strbuffer);
  }

  printf("客户端已断开连接。\n");
}

CTcpServer::CTcpServer()
{
  // 构造函数初始化socket
  m_listenfd=m_clientfd=0;
}

CTcpServer::~CTcpServer()
{
  if (m_listenfd!=0) close(m_listenfd);  // 析构函数关闭socket
  if (m_clientfd!=0) close(m_clientfd);  // 析构函数关闭socket
}

// 初始化服务端的socket，port为通信端口
bool CTcpServer::InitServer(int port)
{
  m_listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  // 创建服务端的socket

  // 把服务端用于通信的地址和端口绑定到socket上
  struct sockaddr_in servaddr;    // 服务端地址信息的数据结构
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;  // 协议族，在socket编程中只能是AF_INET
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 本主机的任意ip地址
  servaddr.sin_port = htons(port);  // 绑定通信端口
  if (bind(m_listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0 )
  { close(m_listenfd); m_listenfd=0; return false; }

  // 把socket设置为监听模式
  if (listen(m_listenfd,5) != 0 ) { close(m_listenfd); m_listenfd=0; return false; }

  return true;
}

bool CTcpServer::Accept()
{
  if ( (m_clientfd=accept(m_listenfd,0,0)) <= 0) return false;

  return true;
}

int CTcpServer::Send(const void *buf,const int buflen)
{
  return send(m_clientfd,buf,buflen,0);
}

int CTcpServer::Recv(void *buf,const int buflen)
{
  return recv(m_clientfd,buf,buflen,0);
}

3、C++封装的意义

采用C++封装的意义主要有以下几方面。

1）把数据初始化的代码放在构造函数中；

2）把关闭socket等释放资源的代码放在析构函数中；

3）把socket定义为类的成员变量，类外部的代码根本看不到socket。

4）代码更简洁，更安全（析构函数自动调用关闭socket，释放资源）。

三、应用经验

本章节演示了如何封装socket，这种封装是最简单的，socket通讯的知识点不算多，但是要用好它并不容易，这么说吧，如果把这两个章节介绍的知识完全掌握，差不多就摸到门槛了，还算不上入门，千万别说自己精通socket通信，后面的路还长。

四、课后作业

充分理解本章节的内容，丰富您的函数库，编写您自己的CTcpClient类和CTcpServer类放入_public.h和_public.cpp中，可以作为您的通用工具。

五、版权声明

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