1. TCP 编程流程图

2. 数据收发阶段使用的API

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>int send(int s, const void *msg, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

2.1 send接口

int send(int sockfd, const void *msg, size_t len, int flags);

• sockfd：客户端调用则填入客户端创建出来的套接字描述符；服务端调用则填入服务端创建出来的用于数据收发的套接字描述符
• msg：待发送的数据
• len：待发送的数据的长度
• flags：填入0表示阻塞发送

返回值：小于0表示失败

2.2 recv接口

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

• sockfd：客户端调用则填入客户端创建出来的套接字描述符；服务端调用则填入服务端创建出来的用于数据收发的套接字描述符
• buf：接收数据的缓冲区
• len：缓冲区的最大接受数据长度
• flags：填入0表示阻塞接收

返回值：

返回值ssize_t	含义
<0	接收失败
=0	对端关闭连接
>0	接收了多少个字节数据

3. 两个队列

• TCP编程中有两个队列：未完成连接队列和已完成连接队列
• 未完成连接队列：保存目前正在处于三次握手之中的连接
• 已完成连接队列：保存的是已经完成三次握手的连接

4. 总结TCP 编程双端流程

5. 单线程：TCP协议下 单客户端与单服务端 socket通信

5.1 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
using namespace std;int main()
{// 1. 创建套接字int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);if(sockfd < 0){perror("socket");return -1;}// 2. 发起连接struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.153.128");addr.sin_port = htons(19999);int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));if(ret < 0){perror("connect");return -1;}while(1){// 3. 发送数据string s;cout<<"You want to say:";fflush(stdout);getline(cin,s);ret = send(sockfd, s.c_str(),s.size(),0);if(ret < 0){perror("send");continue;}// 4. 接受数据char buf[1024] = {0};ret = recv(sockfd, buf,strlen(buf)-1,0);if(ret < 0){perror("recv");continue;}else if(ret == 0){printf(" server shutdown!\n");break;}cout << "server say:" << buf << endl;}// 5. 关闭套接字close(sockfd);return 0;
}

5.2 服务端代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{// 1. 创建套接字//创建一个使用流式套接字+IPv4的套接字int listen_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if(listen_sockfd < 0){perror("socket");return -1;}// 2. 绑定地址信息  char ip_str[] = "192.168.153.128";uint32_t ip = inet_addr(ip_str);uint16_t port = htons(19999);struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = ip;addr.sin_port = port;int ret = bind(listen_sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if(ret < 0){perror("bind");return -1;}// 3. 监听：告诉内核已经准备好可以接受连接啦ret = listen(listen_sockfd, 1);if(ret < 0){perror("listen");return -1;}// 4.接受连接 int new_sockfd = accept(listen_sockfd, NULL, NULL);if(new_sockfd < 0){perror("accept");return -1;}while(1){// 5. 接收数据char buf[1024] = { 0 };ret = recv(new_sockfd, buf, strlen(buf) - 1, 0);if(ret < 0){perror("recv");continue;}else if(ret == 0){// 若客户端已经关闭连接，则需要关闭用于数据收发的套接字printf(" client shutdown !\n");close(new_sockfd);break;}cout << "client say:" << buf << endl;// 6. 发送数据string s;cout << "you want to say:";getline(cin,s);ret = send(new_sockfd,s.c_str(),s.size(),0);if(ret < 0){perror("send");continue;}}// 7. 关闭监听套接字close(listen_sockfd);return 0;
}

5.3 两个终端交互演示

[gongruiyang@localhost client]$ g++ cli.cpp -o client
[gongruiyang@localhost client]$ ./client
You want to say:hello Server!
server say:hello Client!
You want to say:Bye~
server say:Bye~
You want to say:^C

[gongruiyang@localhost client]$ g++ cli.cpp -o client
[gongruiyang@localhost client]$ ./client
You want to say:hello Server!
server say:hello Client!
You want to say:Bye~
server say:Bye~
You want to say:^C

5.4 尝试多客户端连接发现问题

• 再启动一个客户端，尝试连接正在运行的服务端，发现不能与服务端正常通信

• 原因分析：是因为我们accept到一个连接请求后，一直在while中循环接收与发送数据，没有继续调用accept，导致不能接收新的连接请求

• 所以当前的这个TCP，是无法处理多个连接的

• 解决方法：在服务端使用多线程或多线程来处理

6. 多进程：TCP协议下 多客户端与单服务端 socket通信

6.1 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
using namespace std;int main()
{// 1. 创建套接字int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);if(sockfd < 0){perror("socket");return -1;}// 2. 发起连接struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.153.128");addr.sin_port = htons(19999);int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));if(ret < 0){perror("connect");return -1;}while(1){// 3. 发送数据string s;cout<<"You want to say:";fflush(stdout);getline(cin,s);ret = send(sockfd, s.c_str(),s.size(),0);if(ret < 0){perror("send");continue;}// 4. 接受数据char buf[1024] = {0};ret = recv(sockfd, buf,strlen(buf)-1,0);if(ret < 0){perror("recv");continue;}else if(ret == 0){printf(" server shutdown!\n");break;}cout << "server say:" << buf << endl;}// 5. 关闭套接字close(sockfd);return 0;
}

6.2 服务端代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;#include <signal.h>
#include <wait.h>#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>void signal_handler(int signum)
{wait(NULL);
}int main()
{// 1. 创建套接字//创建一个使用流式套接字+IPv4的套接字int listen_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if(listen_sockfd < 0){perror("socket");return -1;}// 2. 绑定地址信息  char ip_str[] = "192.168.153.128";uint32_t ip = inet_addr(ip_str);uint16_t port = htons(19999);struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = ip;addr.sin_port = port;int ret = bind(listen_sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if(ret < 0){perror("bind");return -1;}// 3. 监听：告诉内核已经准备好可以接受连接啦ret = listen(listen_sockfd, 1);if(ret < 0){perror("listen");return -1;}// 为了防止子进程退出后产生僵尸进程，需要处理子进程发出的SIGCHLD信号signal(SIGCHLD,signal_handler);while(1){int new_sockfd = accept(listen_sockfd, NULL, NULL);if(new_sockfd < 0){perror("accept");continue;}// 4.接受连接 //接收到了新连接，需要创建子进程去处理pid_t pid = fork();if(pid < 0){perror("fork");continue;}else if (pid == 0){close(listen_sockfd);while(1){// 5. 接收数据char buf[1024] = { 0 };ret = recv(new_sockfd, buf, strlen(buf) - 1, 0);if(ret < 0){perror("recv");continue;}else if(ret == 0){// 若客户端已经关闭连接，则需要关闭用于数据收发的套接字printf(" client shutdown !\n");close(new_sockfd);break;}cout << "client say:" << buf << endl;// 6. 发送数据string s;cout << "you want to say:";getline(cin,s);ret = send(new_sockfd,s.c_str(),s.size(),0);if(ret < 0){perror("send");continue;}}}close(new_sockfd);}// 7. 关闭监听套接字close(listen_sockfd);return 0;
}

6.3 三个终端交互演示

服务端

[gongruiyang@localhost server]$ ./pro_svr
client say:I'm Client1
you want to say:Hello Client1
client say:I'm Client2
you want to say:Hello Client2
^C

客户端1

[gongruiyang@localhost client]$ ./client
You want to say:I'm Client1
server say:Hello Client1
You want to say:1server shutdown!

客户端2

[gongruiyang@localhost client]$ ./client
You want to say:I'm Client2
server say:Hello Client2
You want to say:1server shutdown!

7. 多线程：TCP协议下 多客户端与单服务端 socket通信

7.1 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
using namespace std;int main()
{// 1. 创建套接字int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);if(sockfd < 0){perror("socket");return -1;}// 2. 发起连接struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.153.128");addr.sin_port = htons(19999);int ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));if(ret < 0){perror("connect");return -1;}while(1){// 3. 发送数据string s;cout<<"You want to say:";fflush(stdout);getline(cin,s);ret = send(sockfd, s.c_str(),s.size(),0);if(ret < 0){perror("send");continue;}// 4. 接受数据char buf[1024] = {0};ret = recv(sockfd, buf,strlen(buf)-1,0);if(ret < 0){perror("recv");continue;}else if(ret == 0){printf(" server shutdown!\n");break;}cout << "server say:" << buf << endl;}// 5. 关闭套接字close(sockfd);return 0;
}

7.2 服务端代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;                                                                                             #include <pthread.h>struct SockVal
{int new_sockfd;
};void* work_task(void* arg)
{pthread_detach(pthread_self());SockVal* sv = (SockVal*)arg;int new_sockfd = sv->new_sockfd;while(1){// 5. 接收数据char buf[1024] = { 0 };int ret = recv(new_sockfd, buf, strlen(buf) - 1, 0);if(ret < 0){perror("recv");continue;}else if(ret == 0){// 若客户端已经关闭连接，则需要关闭用于数据收发的套接字printf(" client shutdown !\n");close(new_sockfd);break;}cout << "client say:" << buf << endl;// 6. 发送数据string s;cout << "you want to say:";getline(cin,s);ret = send(new_sockfd,s.c_str(),s.size(),0);if(ret < 0){perror("send");continue;}}delete sv;return NULL;
}int main()
{// 1. 创建套接字//创建一个使用流式套接字+IPv4的套接字int listen_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if(listen_sockfd < 0){perror("socket");return -1;}// 2. 绑定地址信息  char ip_str[] = "192.168.153.128";uint32_t ip = inet_addr(ip_str);uint16_t port = htons(19999);struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = ip;addr.sin_port = port;int ret = bind(listen_sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if(ret < 0){perror("bind");return -1;}// 3. 监听：告诉内核已经准备好可以接受连接啦ret = listen(listen_sockfd, 1);if(ret < 0){perror("listen");return -1;}while(1){// 4.接受连接 int new_sockfd = accept(listen_sockfd, NULL, NULL);if(new_sockfd < 0){perror("accept");continue;}// 使用多线程处理 接受的连接    SockVal* sv = new SockVal();sv->new_sockfd = new_sockfd;pthread_t ptid;int ret = pthread_create(&ptid,NULL,work_task,(void*)sv);if(ret < 0){perror("pthread_create");continue;}}// 7. 关闭监听套接字close(listen_sockfd);return 0;
}

7.3 三个终端交互演示

Server

[gongruiyang@localhost server]$ ./server
client say:Hi! I'm ClientA!
you want to say:Hi! ClientA! I'm Server!
client say:Hi! I'm ClientB!
you want to say:Hi! ClientB! I'm Server!
client say:Bye~~~
you want to say:Bye~~client shutdown !
client say:Bye~~
you want to say:Bye~~client shutdown !
^C

ClientA

[gongruiyang@localhost client]$ ./client
You want to say:Hi! I'm ClientA!
server say:Hi! ClientA! I'm Server!
You want to say:Bye~~~
server say:Bye~~
You want to say:^C

ClientB

[gongruiyang@localhost client]$ ./client
You want to say:Hi! I'm ClientB!
server say:Hi! ClientB! I'm Server!
You want to say:Bye~~
server say:Bye~~
You want to say:^C

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