打造自己的 C++ Socket 服务器：手把手教程

Socket 服务器技术文档

1. 概述

本文档描述了一个基于 C++ 的简单 TCP socket 服务器的实现和用法。该服务器监听指定的端口，接受客户端毗连，读取客户端发送的消息，并向客户端发送一个固定的响应消息。
2. 情况要求

• C++ 编译器，支持 C++11 或更高版本
  
• POSIX 兼容操纵体系
  
• 支持 POSIX socket API 的库
  

3. 编译和运行


6. 后续改进

• 将服务器代码生存为一个名为 server.cpp 的文件。
  
• 利用以下下令编译代码：
  1. g++ server.cpp -o server

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• 运行服务器：
  
• 1. ./server

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  4. 服务器实现
  
  4.1 头文件
  
  
  1. #include <iostream>
  2. #include <cstring>
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include <netinet/in.h>
  5. #include <unistd.h>

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  这些头文件分别用于输入输出流、字符串操纵、socket 编程、网络地点布局和 UNIX 标准函数。
  4.2 定义端口号和缓冲区巨细
  
  
  1. #define PORT 8080
  2. #define BUFFER_SIZE 1024

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  PORT 定义了服务器监听的端口号，BUFFER_SIZE 定义了用于读取和发送数据的缓冲区巨细。
  4.3 主函数
  
  
  1. int main() {
  2.     // ...
  3. }

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  主函数是程序的入口点，包含了服务器的主要逻辑。
  4.4 创建 socket
  
  
  1. int server_fd, new_socket;
  2. server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

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  创建一个 socket 文件描述符 server_fd，用于监听客户端毗连。AF_INET 表示 IPv4 地点族，SOCK_STREAM 表示 TCP 流套接字。
  4.5 绑定地点和端口
  
  
  1. struct sockaddr_in address;
  2. bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));

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  将 socket 绑定到本地地点和端口。
  4.6 监听毗连
  
  
  1. listen(server_fd, 3);

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  开始监听是否有客户端毗连。第二个参数 3 表示最大毗连数。
  4.7 接受毗连
  
  
  1. new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen);

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  接受客户端的毗连，并返回一个新的 socket 文件描述符 new_socket。
  4.8 读取和发送数据
  
  
  1. read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);
  2. send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);

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  从客户端读取数据到缓冲区，并向客户端发送固定的响应消息。
  4.9 关闭 socket
  
  
  1. close(server_fd);

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  关闭服务器 socket，开释资源。
  5. 注意事项
  
• 本示例代码没有进行错误查抄和非常处置处罚，这在实际应用中是非常紧张的。
  
• 服务器只能同时处置处罚一个客户端毗连，不支持并发。
  
• 服务器在发送响应消息后立即关闭毗连，不进行持续通信。
  
• 添加错误查抄和非常处置处罚。
  
• 利用多线程或多进程支持并发毗连。
  
• 实现完备的客户端-服务器通信协议。
  1. #include <iostream>
  2. #include <cstring>
  3. #include <sys/socket.h>
  4. #include <netinet/in.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #define PORT 8080
  7. #define BUFFER_SIZE 1024
  8. int main() {    int server_fd, new_socket;    struct sockaddr_in address;    int opt = 1;    int addrlen = sizeof(address);    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};    const char* hello = "Hello from server";    // 创建 socket 文件描述符    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {        perror("socket failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 绑定 socket 到地点和端口    address.sin_family = AF_INET;    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    address.sin_port = htons(PORT);    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address))<0) {        perror("bind failed");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 监听是否有客户端毗连    if (listen(server_fd, 3) < 0) {        perror("listen");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 接受客户端的毗连    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen))<0) {        perror("accept");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 读取数据    read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);    std::cout << "Message from client: " << buffer << std::endl;    // 发送数据    send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);    std::cout << "Hello message sent\n";    // 关闭 socket    close(server_fd);
  9.     return 0;}

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  几个问题1.sockfd是什么？答：
  在 socket 编程中，sockfd 是一个术语，通常用于指代一个 socket 的文件描述符。在 Unix-like 体系中，险些全部的 I/O 操纵都是通过文件描述符进行的，包括网络通信。文件描述符是一个非负整数，它是内核为了高效管理已打开的文件或其他 I/O 资源（如 socket、管道、设备等）而提供的一个抽象句柄。
  当你创建一个 socket 时，体系会返回一个文件描述符，这个文件描述符就被称为 sockfd。之后，你就可以利用这个文件描述符来进行各种 socket 操纵，好比绑定地点（bind）、监听毗连（listen）、接受毗连（accept）、读取数据（read）、发送数据（write 或 send）、关闭 socket（close）等。
  比方，在下面的代码中，socket 函数创建了一个新的 socket，并返回了一个文件描述符，这个描述符被存储在变量 sockfd 中：
  
  1. int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

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  在这里，AF_INET 指定了地点族为 IPv4，SOCK_STREAM 指定了 socket 范例为 TCP 流套接字。如果 socket 调用成功，sockfd 将是一个有效的文件描述符，用于后续的 socket 操纵。如果调用失败，sockfd 将被设置为一个特定的错误值（通常是 -1），而且可以通过查看 errno 变量来获取失败的缘故原由。
  我们可以用一个类比来通俗易懂地解释 sockfd。
  想象一下，你的电脑是一个大型的邮局，而你想通过邮局发送和吸收信件。在邮局中，每个信箱都有一个唯一的编号，这个编号就像是文件描述符。当你创建一个 socket 时，就像是你在邮局申请了一个新的信箱，邮局会给你一个编号（即 sockfd），这样你就可以通过这个编号来发送和吸收信件了。
  当你想发送一封信时，你会把信放入对应编号的信箱中，然后邮局会帮你把信发送出去。同样地，当你创建了一个 socket 并获得了 sockfd，你就可以利用这个 sockfd 来进行网络通信，好比发送数据（send）和吸收数据（recv）。
  当你不再必要这个信箱时，你可以通知邮局回收这个信箱，这样其他人就可以利用这个编号了。在 socket 编程中，当你完成全部的通信使命后，你必要关闭 socket，开释 sockfd，这样体系就可以重新利用这个编号了。
  以是，sockfd 就像是邮局信箱的编号，它资助你管理和操纵网络通信。
  

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