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C++ 中 TCP 通讯的原理基于 TCP/IP 协议栈的实现，以下是核心原理和关键步骤的具体阐明：
一、TCP 通讯核心原理
- 面向连接
- 通讯双方需通过 三次握手 创建可靠连接，确保通讯通道稳定。
- 通过 四次挥手 断开连接，包管数据完备性。
- 可靠传输
- 确认应答（ACK）：接收方对收到的数据发送确认。
- 超时重传：未收到 ACK 时，发送方自动重传数据。
- 数据排序：通过序列号包管数据按序到达。
- 流量控制与拥塞控制
- 滑动窗口协议动态调整发送速率，避免接收方缓冲区溢出。
- 拥塞控制算法（如慢启动、拥塞避免）防止网络过载。
二、C++ 实现 TCP 通讯的步骤
1. 服务器端流程
- #include <sys/socket.h>
- #include <netinet/in.h>
- int main() {
- // 1. 创建套接字
- int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- // 2. 绑定地址和端口
- struct sockaddr_in addr;
- addr.sin_family = AF_INET;
- addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定所有网卡
- addr.sin_port = htons(8080); // 端口号
- bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
- // 3. 监听连接
- listen(server_fd, 5); // 最大等待队列长度
- // 4. 接受客户端连接
- int client_fd;
- struct sockaddr_in client_addr;
- socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
- client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);
- // 5. 收发数据
- char buffer[1024];
- recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0); // 接收数据
- send(client_fd, "Hello Client", 12, 0); // 发送数据
- // 6. 关闭连接
- close(client_fd);
- close(server_fd);
- }
- #include <sys/socket.h>
- #include <arpa/inet.h>
- int main() {
- // 1. 创建套接字
- int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- // 2. 连接服务器
- struct sockaddr_in server_addr;
- server_addr.sin_family = AF_INET;
- server_addr.sin_port = htons(8080);
- inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr); // 服务器IP
- connect(sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
- // 3. 收发数据
- send(sock, "Hello Server", 12, 0);
- recv(sock, buffer, sizeof(buffer), 0);
- // 4. 关闭连接
- close(sock);
- }
三、关键函数阐明
- socket()
- 创建套接字，返回文件描述符。
- 参数：AF_INET（IPv4）、SOCK_STREAM（TCP）。
- bind()
- listen()
- accept()
- connect()
- send() / recv()
- close()
四、注意事项
- 错误处理
- 全部函数调用需检查返回值（如 socket() 返回 -1 表示失败）。
- 字节序转换
- 使用 htons()、htonl() 转换网络字节序（大端模式）。
- 粘包标题
- 需自界说协议（如消息头包含数据长度）处理 TCP 的流式特性。
- 跨平台差异
- Windows 使用 WSAStartup() 初始化 Winsock，Linux 无需此步骤。
五、总结
TCP 通讯通过三次握手创建可靠连接，利用序列号、ACK 确认和重传机制包管数据可靠传输。在 C++ 中，通过套接字 API 实现服务端和客户端的通讯逻辑，需注意错误处理、字节序转换及粘包标题。实际开发中可借助 Boost.Asio 或 libevent 等库简化操作。
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