TCP Socket套接字编程附源码

TCP 最主要的特点

TCP 是面向连接的运输层协议。应用程序在使用 TCP 协议之前，必须先建立 TCP 连接。在传送数据完毕后，必须释放已经建立的 TCP 连接

每一条 TCP 连接只能有两个端点，每一条 TCP 连接只能是点对点的(一对一)

TCP 提供可靠交付的服务。通过 TCP 连接传送的数据，无差错、不丢失、不重复，并且按序到达

TCP 提供全双工通信。TCP 允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据。TCP 连接的两端都设有发送缓存和接受缓存，用来临时存放双向通信的数据

面向字节流。TCP 中的“流”指的是流入到进程或从进程流出的字节序列

“面向字节流”的含义是：虽然应用程序和 TCP 的交互式一次一个数据块(大小不等)，但 TCP 把应用程序交下来的数据仅仅看成是一连串的无结构的字节流。TCP 并不知道所传送的字节流的含义

TCP 不保证接收方应用程序所收到的数据块和发送方应用程序所发出的数据块具有对应大小的关系

例如，发送方应用程序交给发送方的 TCP 共10个数据块，但接收方的 TCP 可能只用了4个数据块就把收到的字节流交付上层的应用程序

接收方应用程序收到的字节流必须和发送方应用程序发出的字节流完全一样。接收方的应用程序必须有能力识别收到的字节流，把它还原成有意义的应用层数据

TCP套接字编程实现客户端到服务端到客户端的消息传输，简单的讲就是模仿QQ互发消息。

客户端代码

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
using namespace std;
//协议头
struct head
{int type;//协议体类型int len;
};
//协议实体 登录
struct login
{int id;char passwd[17];
};
//协议实体 聊天
struct chat
{int sendid;int recvid;char message[50];
};
//反馈头
struct feedback
{int type;//协议体类型int len;int flag;
};int isRun = 0;//收线程 发线程 共享标记值
void* writepthread(void* p)
{int wfd = *(int*)p;head HD = { 0 };login LG = { 0 };chat CT = { 0 };//登录cout << "请输入账号" << endl;cin >> LG.id;cout << "请输入密码" << endl;cin >> LG.passwd;//设定头HD.len = sizeof(login);HD.type = 1;//放入缓存区char lbuf[sizeof(head) + sizeof(login)] = { 0 };memcpy(lbuf, &HD, sizeof(head));memcpy(lbuf + sizeof(head), &LG, sizeof(login));//流式传输write(wfd, lbuf, sizeof(lbuf));while (1){//收到服务端反馈将标记值改为1，客户端可以开始收发消息if (isRun == 1){cout << "请输入本人账号" << endl;cin >> CT.sendid;cout << "请输入目标账号" << endl;cin >> CT.recvid;cout << "请输入信息" << endl;cin >> CT.message;bzero(&HD, sizeof(head));HD.type = 2;HD.len = sizeof(chat);char wbuf[sizeof(head) + sizeof(chat)] = { 0 };memcpy(wbuf, &HD, sizeof(head));memcpy(wbuf + sizeof(head), &CT, sizeof(chat));int res = write(wfd, wbuf, sizeof(wbuf));if (res > 0){cout << "发送成功" << endl;}bzero(&CT, sizeof(chat));}}
}
void* readpthread(void* p)
{feedback FB = { 0 };int rfd = *(int*)p;while (1){//流式传输read(rfd, &FB, sizeof(feedback));cout << "msgtype=  " << FB.type << endl;cout << "msglen=  " << FB.len << endl;cout << "msgflag=  " << FB.flag << endl;if (FB.type == 1)//登录反馈{if (FB.flag == 1)//登录成功{//收到服务端反馈将标记值改为1，客户端可以开始收发消息isRun = 1;}else//退出登录使用{isRun = 0;}}else if (FB.type == 2)//消息反馈{chat fCT = { 0 };read(rfd, &fCT, FB.len);cout << "发给对方的消息: " << fCT.message << endl;}else if (FB.type == 3)//消息接收{chat rCT = { 0 };read(rfd, &rCT, FB.len);cout << rCT.sendid << "给你发的消息: " << rCT.message << endl;}}}int main()
{struct sockaddr_in s_addr;int socketfd = 0;int len = 0;int pid = 0;//初始化 1.IPV4 2.流式socketsocketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd == -1){perror("socket error");}else{//IPV4s_addr.sin_family = AF_INET;//系统获取本机IPs_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.211.131");//10000以下端口为系统使用，自定义不可超过65535s_addr.sin_port = htons(10086);len = sizeof(s_addr);//连接服务器if (connect(socketfd, (struct sockaddr*)&s_addr, len) == -1){perror("connect error");}else{cout << "client connect server" << endl;pthread_t pthreadid1;pthread_t pthreadid2;pthread_create(&pthreadid1, NULL, writepthread,&socketfd);pthread_create(&pthreadid2, NULL, readpthread, &socketfd);while (1)//不让进程结束，进程结束会导致线程结束{}}}return 0;
}

服务端代码

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <map>
#include <pthread.h>
#include <iterator>
using namespace std;struct head
{int type;int len;
};struct login
{int id;char passwd[17];
};struct chat
{int sendid;int recvid;char message[50];
};struct feedback
{int type;int len;int flag;
};
//存储在线用户
map<int, int> online;void* pthread_function(void* p)
{chat sevchat = { 0 };login LG = { 0 };head HD = { 0 };feedback FB = { 0 };int acpfd = *(int*)p;while (1){read(acpfd, &HD, sizeof(head));cout << "msgtype=  " << HD.type << endl;cout << "msglen=  " << HD.len << endl;if (HD.type == 1)//登录业务{int res=read(acpfd, &LG, sizeof(login));if (res == HD.len)//检查{cout << "userid=  " << LG.id << endl;cout << "userpasswd=  " << LG.passwd << endl;online[LG.id] = acpfd;cout << "在线用户人数" << online.size() << endl;FB.type = 1;FB.len = 0;FB.flag = 1;//假设登录成功char lbuf[sizeof(feedback)] = { 0 };memcpy(lbuf, &FB, sizeof(feedback));//反馈结果write(acpfd, lbuf, sizeof(lbuf));}}else if (HD.type == 2){int res = read(acpfd, &sevchat, sizeof(chat));if (res == HD.len)//检查{bzero(&FB, sizeof(feedback));//发送信息给接收方int sendid = online[sevchat.recvid];FB.len = sizeof(sevchat);FB.type = 3;char wbuf[sizeof(feedback) + sizeof(chat)] = { 0 };memcpy(wbuf, &FB, sizeof(feedback));memcpy(wbuf + sizeof(feedback), &sevchat, sizeof(chat));write(sendid, wbuf, sizeof(wbuf));//反馈给自己告诉发送方发送成功bzero(&FB, sizeof(feedback));FB.type = 2;FB.len = sizeof(sevchat);char fbuf[sizeof(feedback) + sizeof(chat)] = { 0 };memcpy(fbuf, &FB, sizeof(feedback));memcpy(fbuf + sizeof(feedback), &sevchat, sizeof(chat));write(acpfd, fbuf, sizeof(fbuf));}}}}int main()
{//chat sevchat = { 0 };pthread_t pthreadid;struct sockaddr_in s_addr;int socketfd = 0;int len = 0;int acceptfd = 0;int pid = 0;//char buf[50] = { 0 };//初始化 1.IPV4 2.流式socketsocketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketfd == -1){perror("socket error");}else{//IPV4s_addr.sin_family = AF_INET;//系统获取本机IPs_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//10000以下端口为系统使用，自定义不可超过65535s_addr.sin_port = htons(10086);len = sizeof(s_addr);if (bind(socketfd, (struct sockaddr*)&s_addr, len) == -1){perror("bind error");}//监听这个地址和端口有没有客户端来来连接if (listen(socketfd, 10) == -1){perror("listen error");}cout << "The network channel is ready" << endl;//死循环保证服务器长期在线while (1){cout << "wait for client" << endl;//阻塞函数 等待客户端连接acceptfd=accept(socketfd, NULL, NULL);cout << "acceptfd=  " << acceptfd <<endl;//每连接进来一个用户开一个线程处理该用户的业务//为什么要把acceptfd传给线程，因为每连接进来一个客户端这个变量都会变化pthread_create(&pthreadid, NULL, pthread_function, &acceptfd);}}return 0;
}

运行结果

注意点

为什么要使用多线程来处理业务

应用程序为什么使用多线程处理业务，因为开线程的开销远小于开进程，线程执行时开销也小，且进程切换时开销大，效率低，线程程间可进行资源共享，一个服务器需要服务大量的客户端。

接收方的应用程序必须有能力识别收到的字节流，把它还原成有意义的应用层数据

通过定义的协议来识别字节流，协议=协议头+协议体，协议头有数据的类型，以及数据的长度。

接收方应用程序收到的字节流必须和发送方应用程序发出的字节流完全一样

通过协议中定义的一些东西进行检查，例如协议头的数据长度，因为网络传输会出现丢包，粘包，半包的现象