在网络编程编程中，我们经常会遇到这样一种C/S架构，服务器端（Server）监听客户端（Client）发送过来的命令，然后解析该命令，并做对应的处理，最后返回处理结果（例如成功或者失败及原因）给客户端。

最近，在Linux下做网络编程，涉及的就是上面的这种需求，简单地整理了下自己的代码，分享在这里吧，供初学者参考。

首先说一下编程思路吧。

在这种情况客户端必须实现的的接口有：连接服务器、发送、断开连接。

服务器端，有一个主线程，用于监听客户端的连接请求，一旦有新客户端连接，则创建一个新的socket及线程专门服务这个客户端。这个服务线程专门监听该客户端的命令，并且解析命令进行服务器，直到客户端断开连接或者发送关闭连接的命令。

另外，需要涉及一个通信协议，约定命令的包头、命令的识别码、命令的参数。

思路就说到这儿了，下面的相关代码，附件中有完整的代码，包含了Makefile文件。

一、通信协议设计

  1. //
  2. //  COPYRIGHT NOTICE
  3. //  Copyright (c) 2011, 华中科技大学 ticktick（版权声明）
  4. //  All rights reserved.
  5. //
  6. /// @file    Command.h
  7. /// @brief   命令包声明文件
  8. ///
  9. /// 定义各种TCP命令包以及相关结构体
  10. ///
  11. /// @version 1.0
  12. /// @author  lujun
  13. /// @E-mail  lujun.hust@gmail.com
  14. /// @date    2011/08/21
  15. //
  16. //
  17. //  修订说明：
  18. //
  19. #ifndef COMMAND_H_
  20. #define COMMAND_H_
  21. typedef unsigned char uint8_t;
  22. // TCP CMD header len
  23. #define TCP_CMD_HEADER_LEN 8
  24. // CMD header
  25. static uint8_t TCP_CMD_HEADER_STR[TCP_CMD_HEADER_LEN] = { 0xAA,0xA1,0xA2,0xA3,0xA4,0xA5,0xA6,0xFF };
  26. // max user name len
  27. #define MAX_USER_NAME_LEN 20
  28. // server cmd struct
  29. typedef enum _ServerCMD
  30. {
  31. CMD_SAVE_USER_NAME,         // save user name
  32. CMD_SAVE_USER_AGE,          // save user age
  33. }ServerCMD;
  34. // return cmd
  35. typedef enum _ReturnCMD
  36. {
  37. DVS_RETURN_SUCCESS = 0,
  38. DVS_RETURN_FAIL,
  39. DVS_RETURN_TIMEOUT,
  40. DVS_RETURN_INVLID_HEADER,
  41. DVS_RETURN_INVLID_CMD,
  42. DVS_RETURN_INVLID_PRM,
  43. }ReturnCMD;
  44. // 1bytes aligning
  45. #pragma pack( push, 1 )
  46. // server pack from client
  47. typedef struct _ServerPack
  48. {
  49. // cmd header
  50. uint8_t cmdHeader[TCP_CMD_HEADER_LEN];
  51. // command id
  52. ServerCMD serverCMD;
  53. // cmd param
  54. union
  55. {
  56. // save user name
  57. struct
  58. {
  59. // user name
  60. char username[MAX_USER_NAME_LEN];
  61. }UserName;
  62. // save user age
  63. struct
  64. {
  65. // user age
  66. int userage;
  67. }UserAge;
  68. }Parameters;
  69. }ServerPack;
  70. // return pack from server
  71. typedef struct _ReturnPack
  72. {
  73. // cmd header
  74. uint8_t cmdHeader[TCP_CMD_HEADER_LEN];
  75. // return cmd
  76. ReturnCMD returnCMD;
  77. }ReturnPack;
  78. #pragma pack( pop )
  79. #define SERVER_PACK_LEN sizeof(ServerPack)
  80. #define RETURN_PACK_LEN sizeof(ReturnPack)
  81. #endif // COMMAND_H_

二、客户端代码

  1. //
  2. //  COPYRIGHT NOTICE
  3. //  Copyright (c) 2011, 华中科技大学 ticktick（版权声明）
  4. //  All rights reserved.
  5. //
  6. /// @file    client.c
  7. /// @brief   tcp客户端代码
  8. ///
  9. /// 实现tcp客户端的相关接口
  10. ///
  11. /// @version 1.0
  12. /// @author  lujun
  13. /// @E-mail  lujun.hust@gmail.com
  14. /// @date    2011/08/21
  15. //
  16. //
  17. //  修订说明：
  18. //
  19. #include <stdio.h>
  20. #include <sys/types.h>
  21. #include <sys/socket.h>
  22. #include <netinet/in.h>
  23. #include <unistd.h>
  24. #include <errno.h>
  25. #include <string.h>
  26. #include "client.h"
  27. // socket handle
  28. int g_hSocket;
  29. int connect_server( char *destIp, int destPort )
  30. {
  31. int result;
  32. struct sockaddr_in address;
  33. // create a socket
  34. g_hSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  35. // set server addr
  36. address.sin_family = AF_INET;
  37. // use server ip and listen port to connect
  38. address.sin_addr.s_addr = inet_addr( destIp );
  39. address.sin_port        = htons(destPort);
  40. // connect tcp server
  41. result = connect(g_hSocket,(struct sockaddr *)&address,sizeof(address) );
  42. if( result == -1 )
  43. {
  44. printf("[tcp client] can't connect server !\n");
  45. return -1;
  46. }
  47. return 0;
  48. }
  49. int close_connect()
  50. {
  51. printf("close connect with server !\n ");
  52. close(g_hSocket);
  53. return 0;
  54. }
  55. int send_cmd( ServerPack sPack )
  56. {
  57. int recvBytes = 0;
  58. int sendBytes = 0;
  59. ReturnPack rPack;
  60. // add cmd header
  61. memcpy(sPack.cmdHeader,TCP_CMD_HEADER_STR,TCP_CMD_HEADER_LEN);
  62. // send cmd
  63. while(1)
  64. {
  65. sendBytes = send(g_hSocket,(uint8_t *)&sPack,SERVER_PACK_LEN,0);
  66. if( sendBytes == SERVER_PACK_LEN )
  67. {
  68. printf("successfully send bytes %d\n",SERVER_PACK_LEN);
  69. break;
  70. }
  71. else if( sendBytes <= 0 && errno != EINTR && errno != EWOULDBLOCK && errno != EAGAIN)
  72. {
  73. printf("disconnected or other errors!\n");
  74. return -1;
  75. }
  76. else
  77. {
  78. continue;
  79. }
  80. }
  81. // recv process result from server
  82. while(1)
  83. {
  84. recvBytes = recv(g_hSocket,(uint8_t *)&rPack,RETURN_PACK_LEN,0);
  85. if( recvBytes == RETURN_PACK_LEN )
  86. {
  87. break;
  88. }
  89. else if( recvBytes <=0 && errno != EINTR && errno != EWOULDBLOCK && errno != EAGAIN )
  90. {
  91. printf("disconnected or error occur!\n close the socket!\n");
  92. return -1;
  93. }
  94. else
  95. {
  96. continue;
  97. }
  98. }
  99. // check header
  100. if ( memcmp( rPack.cmdHeader, TCP_CMD_HEADER_STR, TCP_CMD_HEADER_LEN ) != 0 )
  101. {
  102. printf("return pack header errror!\n");
  103. return -2;
  104. }
  105. // get return status
  106. if( rPack.returnCMD != DVS_RETURN_SUCCESS )
  107. {
  108. printf("return status : fail!\n");
  109. return -3;
  110. }
  111. return 0;
  112. }

三、服务器主线程代码

  1. //
  2. //  COPYRIGHT NOTICE
  3. //  Copyright (c) 2011, 华中科技大学 ticktick（版权声明）
  4. //  All rights reserved.
  5. //
  6. /// @file    server.c
  7. /// @brief   tcp服务器主线程代码
  8. ///
  9. /// 实现tcp服务端监听线程相关函数
  10. ///
  11. /// @version 1.0
  12. /// @author  lujun
  13. /// @E-mail  lujun.hust@gmail.com
  14. /// @date    2011/08/21
  15. //
  16. //
  17. //  修订说明：
  18. //
  19. #include <sys/types.h>
  20. #include <sys/socket.h>
  21. #include <stdio.h>
  22. #include <netinet/in.h>
  23. #include <unistd.h>
  24. #include "serverIf.h"
  25. int g_hServerSocket;
  26. int open_port( int localport )
  27. {
  28. int result;
  29. int clientSocket,client_len;
  30. struct sockaddr_in server_addr;
  31. struct sockaddr_in client_addr;
  32. // create a socket obj for server
  33. g_hServerSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  34. // bind tcp port
  35. server_addr.sin_family = AF_INET;
  36. server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  37. server_addr.sin_port = htons(localport);
  38. result = bind(g_hServerSocket,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr) );
  39. if( result != 0 )
  40. {
  41. printf("[tcp server] bind error!\n ");
  42. return -1;
  43. }
  44. // begin to listen
  45. result = listen(g_hServerSocket,5);
  46. if( result != 0 )
  47. {
  48. printf("[tcp server] listen error!\n ");
  49. return -1;
  50. }
  51. // 注: ServerEnv用于给服务线程传参，定义于serverIf.h中
  52. ServerEnv env;
  53. while(1)
  54. {
  55. client_len = sizeof(client_addr);
  56. clientSocket = accept(g_hServerSocket,(struct sockaddr *)&client_addr,&client_len );
  57. if( clientSocket < 0 )
  58. {
  59. printf("[tcp server] accept error!\n" );
  60. return -1;
  61. }
  62. env.m_hSocket = clientSocket;
  63. // add new tcp server thread
  64. add_new_tcp_process_thr(&env);
  65. }
  66. return 0;
  67. }
  68. int close_port()
  69. {
  70. printf("close server port, stop listen!\n");
  71. close(g_hServerSocket);
  72. return 0;
  73. }

四、服务器端服务线程代码

  1. //
  2. //  COPYRIGHT NOTICE
  3. //  Copyright (c) 2011, 华中科技大学 ticktick（版权声明）
  4. //  All rights reserved.
  5. //
  6. /// @file    serverIf.c
  7. /// @brief   tcp服务线程代码
  8. ///
  9. /// 实现tcp服务线程相关接口
  10. ///
  11. /// @version 1.0
  12. /// @author  lujun
  13. /// @E-mail  lujun.hust@gmail.com
  14. /// @date    2011/08/21
  15. //
  16. //
  17. //  修订说明：
  18. //
  19. #include "serverIf.h"
  20. #include "../include/Command.h"
  21. #include <sys/socket.h>
  22. #include <stdio.h>
  23. #include <string.h>
  24. #include <errno.h>
  25. int add_new_tcp_process_thr( ServerEnv *envp )
  26. {
  27. pthread_t tcpThr;
  28. if( pthread_create( &tcpThr,NULL,tcpServerThrFxn,envp ) )
  29. {
  30. printf("tcp thread create fail!\n");
  31. return -1;
  32. }
  33. printf("tcp thread has been created!\n");
  34. return 0;
  35. }
  36. int save_user_name( char * pUsername )
  37. {
  38. printf("ok,user name saved,username=%s\n",pUsername);
  39. return 0;
  40. }
  41. int save_user_age( int age )
  42. {
  43. printf("ok,user age saved,userage=%d\n",age);
  44. return 0;
  45. }
  46. void * tcpServerThrFxn( void * arg )
  47. {
  48. ServerEnv * envp = (ServerEnv *)arg;
  49. int socketfd = envp->m_hSocket;
  50. int returnBytes;
  51. ServerPack sPack;
  52. ReturnPack rPack;
  53. memcpy(rPack.cmdHeader,TCP_CMD_HEADER_STR,TCP_CMD_HEADER_LEN);
  54. while(1)
  55. {
  56. // read cmd from client
  57. returnBytes = recv(socketfd,(uint8_t *)&sPack,SERVER_PACK_LEN,0);
  58. if( returnBytes == SERVER_PACK_LEN )
  59. {
  60. //printf("ok,recv %d bytes! \n",SERVER_PACK_LEN);
  61. }
  62. else if( returnBytes <= 0 && errno != EINTR && errno != EWOULDBLOCK && errno != EAGAIN )
  63. {
  64. printf("disconnected or error occur! errno=%d\n ",errno);
  65. break;
  66. }
  67. else
  68. {
  69. continue;
  70. }
  71. // check the header
  72. if ( memcmp( sPack.cmdHeader, TCP_CMD_HEADER_STR, TCP_CMD_HEADER_LEN ) != 0 )
  73. {
  74. rPack.returnCMD = DVS_RETURN_INVLID_HEADER;
  75. // return error info to client
  76. returnBytes = send(socketfd,(uint8_t *)&rPack,RETURN_PACK_LEN,0 ) ;
  77. if( returnBytes < RETURN_PACK_LEN)
  78. {
  79. printf("send error!\n");
  80. continue;
  81. }
  82. }
  83. // analyse cmd
  84. rPack.returnCMD = DVS_RETURN_SUCCESS;
  85. switch( sPack.serverCMD )
  86. {
  87. case CMD_SAVE_USER_NAME:
  88. {
  89. if( save_user_name(sPack.Parameters.UserName.username) != 0)
  90. {
  91. rPack.returnCMD = DVS_RETURN_FAIL;
  92. }
  93. }
  94. break;
  95. case CMD_SAVE_USER_AGE:
  96. {
  97. if( save_user_age(sPack.Parameters.UserAge.userage) != 0)
  98. {
  99. rPack.returnCMD = DVS_RETURN_FAIL;
  100. }
  101. }
  102. break;
  103. default:
  104. {
  105. rPack.returnCMD = DVS_RETURN_INVLID_CMD;
  106. }
  107. break;
  108. }
  109. // return result info to client
  110. returnBytes = send(socketfd,(uint8_t *)&rPack,RETURN_PACK_LEN,0 );
  111. if( returnBytes < RETURN_PACK_LEN )
  112. {
  113. printf("send error!\n");
  114. continue;
  115. }
  116. }
  117. printf("close session socket!");
  118. // close socket
  119. close(socketfd);
  120. return (void*)0;
  121. }

五、客户端测试代码

  1. //
  2. //  COPYRIGHT NOTICE
  3. //  Copyright (c) 2011, 华中科技大学 ticktick（版权声明）
  4. //  All rights reserved.
  5. //
  6. /// @file    main.c
  7. /// @brief   tcp客户端测试代码
  8. ///
  9. /// 实现 tcp客户端测试
  10. ///
  11. /// @version 1.0
  12. /// @author  lujun
  13. /// @E-mail  lujun.hust@gmail.com
  14. /// @date    2011/08/21
  15. //
  16. //
  17. //  修订说明：
  18. //
  19. #include <stdio.h>
  20. #include "client.h"
  21. #define LOCAL_IP_STR "127.0.0.1"
  22. #define DEST_IP_STR  "192.201.0.8"
  23. #define DEST_PORT    8000
  24. int main(int argc, char **argv)
  25. {
  26. int i =0;
  27. printf("tcp test start!\n");
  28. if( connect_server(DEST_IP_STR,DEST_PORT) != 0)
  29. {
  30. return -1;
  31. }
  32. ServerPack sPack;
  33. sPack.serverCMD = CMD_SAVE_USER_AGE;
  34. sPack.Parameters.UserAge.userage = 20;
  35. if( send_cmd(sPack) == -1 )
  36. {
  37. printf("send cmd fail!\n");
  38. }
  39. getchar();
  40. getchar();
  41. close_connect();
  42. printf("tcp test pass!\n");
  43. return 0;
  44. }

六、服务器端测试代码

  1. //
  2. //  COPYRIGHT NOTICE
  3. //  Copyright (c) 2011, 华中科技大学 ticktick（版权声明）
  4. //  All rights reserved.
  5. //
  6. /// @file    main.c
  7. /// @brief   tcp客户端代码
  8. ///
  9. /// 实现tcp服务器端测试的代码
  10. ///
  11. /// @version 1.0
  12. /// @author  lujun
  13. /// @E-mail  lujun.hust@gmail.com
  14. /// @date    2011/08/21
  15. //
  16. //
  17. //  修订说明：
  18. //
  19. #include <stdio.h>
  20. #include "server.h"
  21. #include "serverIf.h"
  22. #define LOCAL_PORT 8000
  23. int main(int argc, char **argv)
  24. {
  25. printf("tcp test start!\n");
  26. if( open_port(LOCAL_PORT) != 0)
  27. {
  28. return -1;
  29. }
  30. close_port();
  31. printf(" close port !\n");
  32. return 0;
  33. }

七、总结和说明

本文后面的附件中有完整的代码，欢迎下载使用。编译方法，把代码文件夹都拷贝到linux下，在本代码文件夹的根目录下，运行make，即可生成对应的可执行文件。在运行测试程序的时候，请先执行server.out，然后执行client.out

另外，如果需要转载本文或者代码，请注明出处，本代码来自ticktick的博客：http://ticktick.blog.51cto.com 谢谢。

如果发现本代码的任何bug或者有任何建议，欢迎留言或者来信交流。

转载于:https://blog.51cto.com/ticktick/645523

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