C(C++)网络编程（服务器单线程）

详细先容如何在 C/C++ 中使用 TCP 协议实现客户端和服务器之间的网络通信。网络编程在当代软件开发中非常重要，尤其是开发分布式系统、实时应用程序或客户端-服务器架构时，掌握 TCP 网络通信的根本知识和操作流程是必不可少的。
目次

• 网络通信的底子知识
  
• TCP 协议简介
  
• 客户端与服务器端的通信流程
  
• 代码案例解说
  
  
  
  • 客户端代码
    
  • 服务器端代码
    
  
  
• 总结
  

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1. 网络通信的底子知识

网络通信指的是两台或多台计算机通过网络互相传递数据的过程。通常有两种通信模式：

• 面向连接的通信（如 TCP）
  
• 无连接的通信（如 UDP）
  

在面向连接的通信中，双方在发送数据之前首先需要建立一个可靠的连接。TCP 就是面向连接的协议，它确保数据的传输是可靠的。
2. TCP 协议简介

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议） 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的协议。在 TCP 协议中，数据的传输过程如下：

• 建立连接：客户端和服务器端举行三次握手，建立可靠的连接。
  
• 数据传输：在连接建立之后，数据以流的方式举行传输，TCP 会确保数据的完备性温和序。
  
• 断开连接：通信竣过后，双方通过四次挥手断开连接。
  

3. 客户端与服务器端的通信流程

TCP 通信一般分为两部门：服务器端 和 客户端。

• 服务器端：
  
  
  
  • 创建套接字（socket）
    
  • 绑定 IP 地点和端口号
    
  • 监听连接哀求
    
  • 接受客户端的连接
    
  • 举行数据的收发
    
  • 关闭连接
    
  
  
• 客户端：
  
  
  
  • 创建套接字
    
  • 连接到服务器
    
  • 举行数据的收发
    
  • 关闭连接
    
  
  

下面我们将通过代码案例来详细阐明每一步的实现。
4. 代码案例解说

4.1 客户端代码

客户端的功能主要是连接服务器，并向服务器发送数据。以下是一个简单的客户端代码示例：

用于通信的布局体界说：

1. [/code] [code]#include<iostream>
2. #include<cstring>
3. #include<arpa/inet.h>
4. #include<unistd.h>
5. #include<stdlib.h>
7. //客户端代码
8. int main() {
9.     // 1. 创建通信的套接字
10.     int fd_lis = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
11.     if(fd_lis == -1) {
12.         perror("socket_listen error!");
13.         return -1;
14.     }
16.     // 2. 链接服务器的IP和端口
17.     struct sockaddr_in saddr;
18.     saddr.sin_family = AF_INET;
19.     saddr.sin_port = htons(9999);
20.     inet_pton(AF_INET, "192.168.159.129", &saddr.sin_addr.s_addr);
22.     // 3. 连接服务器
23.     int ret = connect(fd_lis, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));
24.     if(ret == -1) {
25.         perror("connect_error");
26.         return -1;
27.     }
29.     // 4. 开始通信
30.     int number = 0;
31.     while (1) {
32.         std::cout << "客户端发送了信息" << std::endl;
33.         char buff[1024];
34.         sprintf(buff, "你好，hello world,%d...\n", number++);
35.         send(fd_lis, &buff, sizeof(buff), 0);
36.         memset(buff, 0, sizeof(buff));
37.         int len = recv(fd_lis, &buff, sizeof(buff), 0);
38.         if(len > 0) {
39.             std::cout << "server says: " << buff << std::endl;
40.         } else if (len == 0) {
41.             // 通信结束
42.             break;
43.         } else {
44.             perror("recv_error");
45.             break;
46.         }
47.         sleep(1);
48.     }
50.     // 5. 关闭套接字
51.     close(fd_lis);
52.     return 0;
53. }

复制代码

客户端代码阐明：

• 创建套接字：socket() 函数用于创建套接字，使用 IPV4 协议（AF_INET），流式传输（SOCK_STREAM），并指定使用 TCP 协议（0）。
  
• 指定服务器地点和端口：struct sockaddr_in 用于指定服务器的 IP 地点和端口，htons(9999) 将端口号转为网络字节序，inet_pton 函数将字符串形式的 IP 地点转换为二进制形式。
  
• 连接服务器：connect() 函数用于连接到服务器。
  
• 发送和吸取数据：send() 函数发送数据，recv() 函数用于吸取服务器端返回的数据。
  
• 关闭套接字：close() 关闭套接字，断开连接。
  

字节序和函数功能不清楚的，可以检察套接字-Socket | 爱编程的大丙。老师写的非常清楚，B站的课程也讲的十分清楚。
4.2 服务器端代码

服务器端的功能是接受客户端的连接哀求，并举行通信。以下是服务器端的代码示例：

1. #include<iostream>
2. #include<string>
3. #include<arpa/inet.h>
4. #include<unistd.h>
6. //服务器端
7. int main(){
9.     // 1:创建监听的套接字  具体参数含义为：使用IPV4地址，采用流式传输，使用TCP协议。 返回监听的文件描述符
10.     int fd_lis=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
11.     if(fd_lis==-1){
12.         perror("socket_listen error!");
13.         return -1;
14.     }
15.     // 2：绑定本地IP和端口 (IP和端口是addr结构体) 该结构体指定地址类型，通信端口和IP地址
17.     struct sockaddr_in saddr;
18.     saddr.sin_family=AF_INET;
19.     saddr.sin_port=htons(9999);
20.     //INADDR_ANY 使用宏定义的0地址，能够自动读取服务器的网卡IP地址
21.     saddr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
22.     int ret = bind(fd_lis,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));
23.     if(ret==-1){
24.         perror("bing _error");
25.         return -1;
26.     }
28.     // 3设置监听 (监听的文件描述符，一次最大监听的访问量)
29.     ret=listen(fd_lis,128);
30.     if(ret==-1){
31.         perror("listen _error");
32.         return -1;
33.     }
35.     // 4 阻塞并等待客户端的链接，该结构体存储来自客户端的端口和地址
37.     struct sockaddr_in caddr;
38.     caddr.sin_family=AF_INET;
39.     caddr.sin_port=INADDR_ANY;
40.     int addrlen=sizeof(caddr);
41.     int fd_acp=accept(fd_lis,(struct sockaddr*)&caddr,(socklen_t*)&addrlen);
42.    
43.     if(fd_acp==-1){
44.         perror("accept _error");
45.         return -1;
46.     }else{
47.         //打印端口，客户端的IP和端口号
48.         char ip_arrd[32];
49.         std::cout<<"客户端ip地址："<<inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr.s_addr,ip_arrd,sizeof(ip_arrd))<<std::endl;
50.         std::cout<<"客户端端口号："<<ntohs(caddr.sin_port)<<std::endl;
51.     }
52.    
53.     // 5：开始通信
55.     while (1)
56.     {
57.         char buff[1024];
58.         int len=recv(fd_acp,&buff,sizeof(buff),0);
59.         if(len>0){
60.             std::cout<<"client says:"<<buff<<std::endl;
61.             send(fd_acp,buff,sizeof(buff),0);
62.         }else if (len==0)
63.         {
64.             //通信结束
65.             break;
66.         }else{
67.             perror("accept_error");
68.             break;
69.         }
70.     }
71.         close(fd_lis);
72.         close(fd_acp);
75.     return 0;
76. }

复制代码

服务器端代码阐明：

• 创建套接字：与客户端雷同，socket() 函数创建监听套接字。
  
• 绑定 IP 和端口：使用 bind() 函数绑定本地 IP 和端口。INADDR_ANY 可以自动获取服务器的 IP 地点。
  
• 监听连接：listen() 函数开始监听端口，允许多个客户端连接。
  
• 接受连接：accept() 函数阻塞等待客户端的连接哀求，并返回一个新的文件形貌符，用于与客户端通信。
  
• 通信过程：使用 recv() 吸取客户端发送的数据，使用 send() 将数据返回给客户端。
  
• 关闭套接字：通信竣过后，关闭文件形貌符，断开连接。
  

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