C++服务器（一）：了解Linux下socket编程

最近想要用C++写个socket的服务器，用于日常的项目开发。
不过，我是新手，那就慢慢地学习一下吧。

首先，先写一段程序，用起来先。
感谢博文： Linux下 C++调用C 实现socket网络通讯编程 - 雕戈 - ITeye技术网站

Server

#include<iostream>
using namespace std;//head files of Linux
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>   //for fork and read
#include<sys/types.h>   //for socket
#include<sys/socket.h>  //for socket
#include<string.h> // for bzero
#include<arpa/inet.h>void server()
{const unsigned short SERVERPORT = 53556;const int BACKLOG = 10; //10 个最大的连接数const int MAXSIZE = 1024;int sock, client_fd;sockaddr_in myAddr;sockaddr_in remoteAddr;sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//create socketif( sock == -1){cerr<<"socket create fail!"<<endl;exit(1);}cout<<"sock :"<<sock<<endl;//bindmyAddr.sin_family = AF_INET;myAddr.sin_port = htons(SERVERPORT);myAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;bzero( &(myAddr.sin_zero), 8);if(bind(sock, (sockaddr*)(&myAddr), sizeof(sockaddr)) ==-1 ){cerr<<"bind error!"<<endl;exit(1);}//listenif(listen(sock, BACKLOG) == -1){cerr<<"listen error"<<endl;exit(1);}while(true){unsigned int sin_size = sizeof(sockaddr_in);if( (client_fd = accept(sock, (sockaddr*)(&remoteAddr), &sin_size)) ==-1 ){cerr<<"accept error!"<<endl;continue;}cout<<"Received a connection from "<<static_cast<char*>(inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr) )<<endl;//子线程if(!fork() ){int rval;char buf[MAXSIZE];if( (rval = read(client_fd, buf, MAXSIZE) ) <0){cout<<"Reading stream error!\n";continue;}cout<<buf<<endl;//向客户端发送信息const char* msg = "Hello, I am xiaojian. You are connected !";if( send(client_fd, const_cast<char*>(msg), strlen(msg), 0) == -1)cerr<<"send error!"<<endl;close(client_fd);exit(0);}}
}       int main()
{server();
}

Client

#include<iostream>
using namespace std;#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<unistd.h>
void client()
{const unsigned short SERVERPORT = 53556;const int MAXSIZE = 1024;const char* SERVER_IP = "115.159.90.99";const char* DATA = "this is a client message ";int sock, recvBytes;char buf[MAXSIZE];
//    hostent *host;sockaddr_in serv_addr;if( (sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){cerr<<"socket create fail!"<<endl;exit(1);}bzero( &serv_addr, sizeof(serv_addr) );serv_addr.sin_family =  AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(SERVERPORT);serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);if( connect(sock, (sockaddr*)&serv_addr, sizeof(sockaddr)) == -1){cerr<<"connect error"<<endl;exit(1);}write(sock, const_cast<char*>(DATA), strlen(DATA) );if( (recvBytes = recv(sock, buf, MAXSIZE, 0)) == -1){cerr<<"recv error!"<<endl;exit(1);}buf[recvBytes] = '\0';cout<<buf<<endl;close(sock);
}int main()
{client();
}

代码比较容易理解，主要是各种 API 的理解和使用。

一些函数和结构

sockaddr_in

解释一下代码：
首先看到一个结构体：sockaddr_in,这是什么结构呢
sockaddr_in 在头文件in.h中声明，这个头文件在/usr/include/netinet/目录下,去一看究竟，可以找到它的声明：

/* Structure describing an Internet socket address.  */
struct sockaddr_in{__SOCKADDR_COMMON (sin_);in_port_t sin_port;         /* Port number.  */struct in_addr sin_addr;        /* Internet address.  *//* Pad to size of `struct sockaddr'.  */unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -__SOCKADDR_COMMON_SIZE -sizeof (in_port_t) -sizeof (struct in_addr)];};

一个比较好的解释：sockaddr和sockaddr_in的区别 - The time is passing - ITeye技术网站
（其实我并不懂，所以暂时不解释）
但是这里要提到的几句代码：

    myAddr.sin_family = AF_INET;myAddr.sin_port = htons(SERVERPORT);myAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;bzero( &(myAddr.sin_zero), 8);

其中 AF_INET 定义了协议族(TCP\UDP等）。

socket函数

函数名： socket（建立一个socket通信）
表头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数： int socket(int domain,int type,int protocol);
函数说明： socket()用来建立一个新的socket，也就是向系统注册，通知系统建立一通信端口。参数domain 指定使用何种的地址类型，完整的定义在/usr/include/bits/socket.h内。
返回值： 成功则返回socket处理代码，失败返回-1。

bind函数

函数名： bind（对socket定位）
表头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数： int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen);
函数说明： bind()用来设置给参数sockfd的socket一个名称。此名称由参数my_addr指向一sockaddr结构，对于不同的socket domain定义了一个通用的数据结构
返回值： 成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中。

listen函数

函数名： listen（等待连接）
表头文件： #include<sys/socket.h>
定义函数： int listen(int s,int backlog);
函数说明： listen()用来等待参数s 的socket连线。参数backlog指定同时能处理的最大连接要求，如果连接数目达此上限则client端将收到ECONNREFUSED的错误。Listen()并未开始接收连线，只是设置socket为listen模式，真正接收client端连线的是accept()。通常listen()会在socket()，bind()之后调用，接着才调用accept()。
返回值： 成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno。
附加说明： listen()只适用SOCK_STREAM或SOCK_SEQPACKET的socket类型。如果socket为AF_INET则参数backlog 最大值可设至128。

accept函数

函数名： accept（接受socket连线）
表头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数： int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);
函数说明： accept()用来接受参数s的socket连线。参数s的socket必需先经bind()、listen()函数处理过，当有连线进来时accept()会返回一个新的socket处理代码，往后的数据传送与读取就是经由新的socket处理，而原来参数s的socket能继续使用accept()来接受新的连线要求。连线成功时，参数addr所指的结构会被系统填入远程主机的地址数据，参数addrlen为scokaddr的结构长度。关于结构sockaddr的定义请参考bind()。
返回值： 成功则返回新的socket处理代码，失败返回-1，错误原因存于errno中。

send函数

函数名： send（经socket传送数据）
表头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数： int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int falgs);
函数说明： send()用来将数据由指定的socket 传给对方主机。参数s为已建立好连接的socket。参数msg指向欲连线的数据内容，参数len则为数据长度。参数flags一般设0。
返回值： 成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回-1。错误原因存于errno

recv函数

函数名： recv（经socket接收数据）
表头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数： int recv(int s,void *buf,int len,unsigned int flags);
函数说明： recv()用来接收远端主机经指定的socket传来的数据，并把数据存到由参数buf 指向的内存空间，参数len为可接收数据的最大长度。
返回值： 接收的实际长度

connect函数

函数名： connect（建立socket连线）
表头文件： #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数： int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);
函数说明： connect()用来将参数sockfd 的socket 连至参数serv_addr 指定的网络地址。结构sockaddr请参考bind()。参数addrlen为sockaddr的结构长度。
返回值： 成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中。

其他函数

read ：由已打开的文件读取数据
write：将数据写入已打开的文件内
htons：将16位主机字符顺序转换成网络字符顺序
bzero：将一段内存内容全清为零
inet_addr：将网络地址转成二进制的数字

函数可以在参考资料中的Linux 常用手册找到。
但为了代码的可兼容性，我个人的意见是，尽量少用依赖于平台的函数，多用标准库，这样代码可以轻易移植到其他支持 C++ 编译的平台。

参考资料：
Linux下 C++调用C 实现socket网络通讯编程 - 雕戈 - ITeye技术网站
sockaddr和sockaddr_in的区别 - The time is passing - ITeye技术网站
简单理解Socket - Samaritans - 博客园
Linux 常用C函数（中文版）