【Linux网络编程】网络编程套接字(TCP服务器)
目录
- 【Linux网络编程】网络编程套接字(TCP服务器)
- 地址转换函数
- 关于inet_ntoa
- 简单的TCP网络程序
- TCP sockot API详解
- socket()
- bind()
- listen()
- accept();
- connect
- 完整的TCP服务器代码（线程池版）
作者：爱写代码的刚子
时间：2024.4.4
前言：本篇博客主要介绍TCP及其服务器编码
地址转换函数
只介绍基于IPv4的socket网络编程,sockaddr_in中的成员struct in_addr sin_addr表示32位 的IP地址 但是我们通常用点分十进制的字符串表示IP地址,以下函数可以在字符串表示和in_addr表示之间转换
字符串转in_addr的函数：
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
int inet_pton(int family,const char *strptr,void *addrptr);
in_addr转字符串的函数：
char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);
const char *inet_ntop(int family,const void *addrptr,char *strptr,size_t len);
其中inet_pton和inet_ntop不仅可以转换IPv4的in_addr,还可以转换IPv6的in6_addr,因此函数接口是void *addrptr。
关于inet_ntoa
inet_ntoa这个函数返回了一个char*, 很显然是这个函数自己在内部为我们申请了一块内存来保存ip的结果. 那么是否需要调用者手动释放呢?
inet_ntoa函数将这个返回结果放到了静态存储区，不需要我们进行手动释放，如果多次调用会出现问题吗？
- 进行一段代码演示：
因为inet_ntoa把结果放到自己内部的一个静态存储区，这样第二次调用时的结果会覆盖掉上一次的结果
- 在APUE中，明确提出inet_ntoa不是线程安全函数
- 但在centos7上测试没有出现问题，可能内部的实现加了互斥锁
- 在多线程环境下，推荐使用inet_ntop,这个函数由调用者提供一个缓冲区保存结果，可以规避线程安全问题
- 可以用以下代码进行多线程的测试
// Created Time: 2024-04-04 10:48:05
// Modified Time: 2024-04-04 11:00:43
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
int cnt =100;
void* Func1(void* p) {
struct sockaddr_in* addr = (struct sockaddr_in*)p;
while (cnt>0) {
char* ptr = inet_ntoa(addr->sin_addr);
printf("addr1: %s,cnt: %d\n", ptr,cnt);
cnt--;
}
return NULL;
}
void* Func2(void* p) {
struct sockaddr_in* addr = (struct sockaddr_in*)p;
while (cnt>0) {
char* ptr = inet_ntoa(addr->sin_addr);
printf("addr2: %s,cnt: %d\n", ptr,cnt);
cnt--;
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t tid1 = 0;
pthread_t tid2 = 0;
struct sockaddr_in addr1;
struct sockaddr_in addr2;
addr1.sin_addr.s_addr = 0;
addr2.sin_addr.s_addr = 0xffffffff;
pthread_create(&tid1, NULL, Func1, &addr1);
pthread_create(&tid2, NULL, Func2, &addr2);
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
return 0;
}
所以在我这个环境下他并不是线程安全的
简单的TCP网络程序
TCP sockot API详解
头文件：<sys/socket.h>
socket()
参数：
- domain（域）：这个参数指定了套接字的地址簇，也称为协议簇
AF_INET：IPv4 地址族。AF_INET6：IPv6 地址族。AF_UNIX：本地通信（Unix 域套接字）。AF_PACKET：低级网络接口。
- type（类型）
SOCK_STREAM：面向连接的流套接字，提供可靠的、双向的、基于字节的数据传输。SOCK_DGRAM：数据报套接字，提供不可靠的、无连接的、固定长度的数据传输。SOCK_RAW：原始套接字，直接访问网络层。
- protocol（协议）
0：表示使用默认协议。IPPROTO_TCP：TCP 协议。IPPROTO_UDP：UDP 协议。IPPROTO_ICMP：ICMP 协议。
- 对于
AF_INET（IPv4 地址族），默认协议通常是IPPROTO_TCP（TCP 协议）。- 对于
AF_INET6（IPv6 地址族），默认协议通常是IPPROTO_TCP（TCP 协议）。- 对于
AF_UNIX（Unix 域套接字），默认协议是不适用的，因为它们在本地通信上工作，不涉及到传输层协议。
socket()打开一个网络通讯端口,如果成功的话,就像open()一样返回一个文件描述符;
应用程序可以像读写文件一样用read/write在网络上收发数据;
如果socket()调用出错则返回-1;
对于IPv4, family参数指定为AF_INET;
对于TCP协议,type参数指定为SOCK_STREAM, 表示面向流的传输协议
protocol参数的介绍从略,指定为0即可。
bind()
服务器程序所监听的网络地址和端口号通常是固定不变的,客户端程序得知服务器程序的地址和端口号后 就可以向服务器发起连接; 服务器需要调用bind绑定一个固定的网络地址和端口号;
bind()成功返回0,失败返回-1。
bind()的作用是将参数sockfd和myaddr绑定在一起, 使sockfd这个用于网络通讯的文件描述符监听 myaddr所描述的地址和端口号;
struct sockaddr *是一个通用指针类型,myaddr参数实际上可以接受多种协议的sockaddr结 构体,而它们的长度各不相同,所以需要第三个参数addrlen指定结构体的长度;
我们的程序中对myaddr参数是这样初始化的：
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
- 将整个结构体清零;
- 设置地址类型为AF_INET;
- 网络地址为INADDR_ANY, 这个宏表示本地的任意IP地址,因为服务器可能有多个网卡,每个网卡也可能绑定多个IP 地址, 这样设置可以在所有的IP地址上监听,直到与某个客户端建立了连接时才确定下来到底用哪个IP 地址;
- 端口号为SERV_PORT，我们定义为9999
listen()
- listen()声明sockfd处于监听状态, 并且最多允许有backlog个客户端处于连接等待状态, 如果接收到更多 的连接请求就忽略, 这里设置不会太大(一般是5), 具体细节同学们课后深入研究;
- listen()成功返回0,失败返回-1;
accept();
- 三次握手完成后, 服务器调用accept()接受连接;
- 如果服务器调用accept()时还没有客户端的连接请求,就阻塞等待直到有客户端连接上来;
- addr，addrlen是一个输出型参数,accept()返回时传出客户端的地址和端口号;
- 如果给addr 参数传NULL,表示不关心客户端的地址;
- addrlen参数是一个传入传出参数(value-result argument), 传入的是调用者提供的, 缓冲区addr的长度 以避免缓冲区溢出问题, 传出的是客户端地址结构体的实际长度(有可能没有占满调用者提供的缓冲区);
- accept的返回值也是一个文件描述符
connect
- 客户端需要调用connect()连接服务器;
- connect和bind的参数形式一致, 区别在于bind的参数是自己的地址, 而connect的参数是对方的地址;
- connect()成功返回0,出错返回-1;
注意，云服务器的公有ip无法直接绑定，但可以绑定本地的ip
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//将套接字绑定到所有可用的网络接口，而不是绑定到特定的网络接口。这样就能绑定服务器的公有ip了
添加这个语句就能绑定服务器的公有ip了
-
向网络发送数据，比如字符串等，使用的接口会自动将主机序列转换为网络序列
-
获取客户端的ip以及端口号
- 接收并发送消息
- 添加重连功能，服务器处理客户端中途读时的错误
代码：
TcpClient.cc
#include <iostream>
//sock四件套
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <cstring>
void Usage(const std::string &proc)
{
std::cout << "\n\rUsage: " << proc << " serverip serverport\n"
<< std::endl;
}
// ./tcpclient serverip serverport
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
{
Usage(argv[0]);
exit(1);
}
std::string serverip = argv[1];
uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);
struct sockaddr_in server;
memset(&server, 0, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(serverport);
inet_pton(AF_INET, serverip.c_str(), &(server.sin_addr));
while (true)
{
int cnt = 5;
int isreconnect = false;
int sockfd = 0;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
{
std::cerr << "socket error" << std::endl;
return 1;
}
do
{
//tcp客户端要不要绑定，tcp客户端要绑定，只是不用显示地写出来（由操作系统根据需求进行随机选择）
//UDP在首次发送数据时确定端口号
//tcp是面向链接的，客户端发起connect的时候进行自动随机bind
int n = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
if (n < 0)
{
isreconnect = true;
cnt--;
std::cerr << "connect error..., reconnect: " << cnt << std::endl;
sleep(2);
}
else
{
break;
}
} while (cnt && isreconnect);
if (cnt == 0)
{
std::cerr << "user offline..." << std::endl;
break;
}
while (true)
{
std::string message;
std::cout << "Please Enter# ";
std::getline(std::cin, message);
int n = write(sockfd, message.c_str(), message.size());
if (n < 0)
{
std::cerr << "write error..." << std::endl;
// break;
}
char inbuffer[4096];
n = read(sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer));
if (n > 0)
{
inbuffer[n] = 0;
std::cout << inbuffer << std::endl;
}
else{
break;
}
}
close(sockfd);
}
return 0;
}
TcpServer.cc
#pragma once
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <arpa/inet.h> //sockaddr_in类型头文件
#include <netinet/in.h>
#include "Log.hpp"
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
const int defaultfd = -1;
const std::string defaultip = "0.0.0.0";
const int backlog = 10; // 一般不要设置太大
Log lg;
enum
{
UsageError = 1,
SocketError,
BindError,
ListenError
};
class TcpServer
{
public:
TcpServer(const uint16_t &port, const std::string &ip = defaultip) : listensock_(defaultfd), port_(port), ip_(ip)
{
}
void InitServer() // 尽量不要将有风险的事情放进构造函数中
{
listensock_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listensock_ < 0)
{
lg(Fatal, "create socket,errno: %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
exit(SocketError);
}
lg(Info, "create socket success, sockfd: %d", listensock_);
struct sockaddr_in local;
memset(&local, 0, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(port_);
inet_aton(ip_.c_str(), &(local.sin_addr));
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 将套接字绑定到所有可用的网络接口，而不是绑定到特定的网络接口。这样就能绑定服务器的ip了
if (bind(listensock_, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) < 0)
{
lg(Fatal, "bind error, errno: %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
exit(BindError);
}
lg(Info, "Bind socket success, sockfd: %d", listensock_);
if (listen(listensock_, backlog) < 0)
{
lg(Fatal, "bind error: %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
exit(ListenError);
}
lg(Info, "Listen socket success, sockfd: %d", listensock_);
}
void Start()
{
// signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
lg(Info, "tcpServer is running...");
for (;;)
{
// 获取新链接
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
int sockfd = accept(listensock_, (struct sockaddr *)&client, &len); // 为什么这里又多了一个fd，为什么不用之前的初始化服务器的sockfd_
// 这里的listensock_只是将底层的链接获取上来，但是真正提供服务的是accept返回的sockfd
// 一般listensock_为3，sockfd为4
if (sockfd < 0)
{
lg(Warning, "accept error: %d,errstring: %s", errno, strerror(errno));
// 获取一个链接失败了不一定要退出，获取下一个链接即可
continue;
}
uint16_t clientport = ntohs(client.sin_port);
char clientip[32];
inet_ntop(AF_INET, &(client.sin_addr), clientip, sizeof(clientip));
// 根据新链接来进行通信
lg(Info, "get a new link...,sockfd: %d,client ip: %s,client port: %d", sockfd, clientip, clientport);
Service(sockfd, clientip, clientport);
close(sockfd);
}
}
void Service(int sockfd, const std::string &clientip, const uint16_t &clientport)
{
while (true)
{
// 读消息直接使用read函数即可
char buffer[4096];
ssize_t n = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
if (n > 0)
{
buffer[n] = 0;
std::cout << "client say# " << buffer << std::endl;
std::string echo_string = "tcpserver echo# ";
echo_string += buffer;
write(sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size());
}
else if (n == 0)
{
lg(Info, "%s:%d quit,server close sockfd: %d", clientip.c_str(), clientport, sockfd);
break;
}
else
{
lg(Warning, "read error, sockfd: %d, client ip: %s,client port: %d", sockfd, clientip.c_str(), clientport);
break;
}
}
}
~TcpServer() {}
private:
int listensock_;
uint16_t port_;
std::string ip_;
};
但是这种单进程服务器只能处理一个链接，明显无法满足我们的需求，所以我们进行改进：
- 多线程版的服务器
父进程的sockfd关闭了不会对子进程产生影响，因为子进程和父进程各自有独立的文件描述符指针（文件描述符fd中也存在引用计数）
优雅的让父进程不会阻塞等待（子进程已经退出了），同时让系统领养进程并自动回收：
if(fork() > 0) exit(0);
还可以使用信号，让父进程不用等待
- 还可以使用多线程（参考）：
注意要将Routine变为static函数,再使用pthread_detach(pthread_self())进行线程分离
线程池：
完整的TCP服务器代码（线程池版）
TcpClient.cc
#include <iostream>
//sock四件套
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <cstring>
void Usage(const std::string &proc)
{
std::cout << "\n\rUsage: " << proc << " serverip serverport\n"
<< std::endl;
}
// ./tcpclient serverip serverport
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
{
Usage(argv[0]);
exit(1);
}
std::string serverip = argv[1];
uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);
struct sockaddr_in server;
memset(&server, 0, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(serverport);
inet_pton(AF_INET, serverip.c_str(), &(server.sin_addr));
while (true)
{
int cnt = 5;
int isreconnect = false;
int sockfd = 0;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
{
std::cerr << "socket error" << std::endl;
return 1;
}
do
{
//tcp客户端要不要绑定，tcp客户端要绑定，只是不用显示地写出来（由操作系统根据需求进行随机选择）
//UDP在首次发送数据时确定端口号
//tcp是面向链接的，客户端发起connect的时候进行自动随机bind
int n = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
if (n < 0)
{
isreconnect = true;
cnt--;
std::cerr << "connect error..., reconnect: " << cnt << std::endl;
sleep(2);
}
else
{
break;
}
} while (cnt && isreconnect);
if (cnt == 0)
{
std::cerr << "user offline..." << std::endl;
break;
}
while (true)
{
std::string message;
std::cout << "Please Enter# ";
std::getline(std::cin, message);
int n = write(sockfd, message.c_str(), message.size());
if (n < 0)
{
std::cerr << "write error..." << std::endl;
// break;
}
char inbuffer[4096];
n = read(sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer));
if (n > 0)
{
inbuffer[n] = 0;
std::cout << inbuffer << std::endl;
}
else{
break;
}
}
close(sockfd);
}
return 0;
}
TcpServer.cc
#pragma once
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <arpa/inet.h> //sockaddr_in类型头文件
#include <netinet/in.h>
#include "Log.hpp"
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include "Task.hpp"
#include "ThreadPool.hpp"
const int defaultfd = -1;
const std::string defaultip = "0.0.0.0";
const int backlog = 10; // 一般不要设置太大
Log lg;
enum
{
UsageError = 1,
SocketError,
BindError,
ListenError
};
class TcpServer;
class ThreadData
{
public:
ThreadData(int fd, const std::string &ip, const uint16_t &p, TcpServer *t) : sockfd(fd), clientip(ip), clientport(p), tsvr(t)
{}
public:
int sockfd;
std::string clientip;
uint16_t clientport;
TcpServer *tsvr;
};
class TcpServer
{
public:
TcpServer(const uint16_t &port, const std::string &ip = defaultip) : listensock_(defaultfd), port_(port), ip_(ip)
{
}
void InitServer() // 尽量不要将有风险的事情放进构造函数中
{
listensock_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listensock_ < 0)
{
lg(Fatal, "create socket,errno: %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
exit(SocketError);
}
lg(Info, "create socket success, sockfd: %d", listensock_);
struct sockaddr_in local;
memset(&local, 0, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(port_);
inet_aton(ip_.c_str(), &(local.sin_addr));
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 将套接字绑定到所有可用的网络接口，而不是绑定到特定的网络接口。这样就能绑定服务器的ip了
if (bind(listensock_, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) < 0)
{
lg(Fatal, "bind error, errno: %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
exit(BindError);
}
lg(Info, "Bind socket success, sockfd: %d", listensock_);
if (listen(listensock_, backlog) < 0)
{
lg(Fatal, "bind error: %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
exit(ListenError);
}
lg(Info, "Listen socket success, sockfd: %d", listensock_);
}
static void *Routine(void *args)
{
pthread_detach(pthread_self());
ThreadData *td = static_cast<ThreadData *>(args);
td->tsvr->Service(td->sockfd, td->clientip, td->clientport); //???
delete td;
return nullptr;
}
void Start()
{
ThreadPool<Task>::GetInstance()->Start();
// signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
lg(Info, "tcpServer is running...");
for (;;)
{
// 获取新链接
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
int sockfd = accept(listensock_, (struct sockaddr *)&client, &len); // 为什么这里又多了一个fd，为什么不用之前的初始化服务器的sockfd_
// 这里的listensock_只是将底层的链接获取上来，但是真正提供服务的是accept返回的sockfd
// 一般listensock_为3，sockfd为4
if (sockfd < 0)
{
lg(Warning, "accept error: %d,errstring: %s", errno, strerror(errno));
// 获取一个链接失败了不一定要退出，获取下一个链接即可
continue;
}
uint16_t clientport = ntohs(client.sin_port);
char clientip[32];
inet_ntop(AF_INET, &(client.sin_addr), clientip, sizeof(clientip));
// 根据新链接来进行通信
lg(Info, "get a new link...,sockfd: %d,client ip: %s,client port: %d", sockfd, clientip, clientport);
// Service(sockfd, clientip, clientport);
// close(sockfd);
//多进程版
// pid_t id = fork();
// if (id == 0)
// {
// // child
// close(listensock_); // 由于子进程不需要父进程的listensock_，所以我们需要将它关闭
// if (fork() > 0)
// exit(0);
// Service(sockfd, clientip, clientport); // 孙子进程， system 领养
// close(sockfd);
// exit(0);
// }
// close(sockfd);
// // father
// pid_t rid = waitpid(id, nullptr, 0);
// (void)rid;
//多线程版本
// ThreadData *td = new ThreadData(sockfd, clientip, clientport, this);
// pthread_t tid;
// pthread_create(&tid, nullptr, Routine, td);
//线程池版本
Task t(sockfd, clientip, clientport);
ThreadPool<Task>::GetInstance()->Push(t);
}
}
void Service(int sockfd, const std::string &clientip, const uint16_t &clientport)
{
while (true)
{
// 读消息直接使用read函数即可
char buffer[4096];
ssize_t n = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
if (n > 0)
{
buffer[n] = 0;
std::cout << "client say# " << buffer << std::endl;
std::string echo_string = "tcpserver echo# ";
echo_string += buffer;
write(sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size());
}
else if (n == 0)
{
lg(Info, "%s:%d quit,server close sockfd: %d", clientip.c_str(), clientport, sockfd);
break;
}
else
{
lg(Warning, "read error, sockfd: %d, client ip: %s,client port: %d", sockfd, clientip.c_str(), clientport);
break;
}
}
}
~TcpServer() {}
private:
int listensock_;
uint16_t port_;
std::string ip_;
};
Task.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include "Log.hpp"
#include "Init.hpp"
extern Log lg;
Init init;
class Task
{
public:
Task(int sockfd, const std::string &clientip, const uint16_t &clientport)
: sockfd_(sockfd), clientip_(clientip), clientport_(clientport)
{
}
Task()
{
}
void run()
{
// 测试代码
char buffer[4096];
// Tcp是面向字节流的，你怎么保证，你读取上来的数据，是"一个" "完整" 的报文呢？
ssize_t n = read(sockfd_, buffer, sizeof(buffer)); // BUG?
if (n > 0)
{
buffer[n] = 0;
std::cout << "client key# " << buffer << std::endl;
std::string echo_string = init.translation(buffer);
// sleep(5);
// // close(sockfd_);
// lg(Warning, "close sockfd %d done", sockfd_);
// sleep(2);
n = write(sockfd_, echo_string.c_str(), echo_string.size()); // 100 fd 不存在
if(n < 0)
{
lg(Warning, "write error, errno : %d, errstring: %s", errno, strerror(errno));
}
}
else if (n == 0)
{
lg(Info, "%s:%d quit, server close sockfd: %d", clientip_.c_str(), clientport_, sockfd_);
}
else
{
lg(Warning, "read error, sockfd: %d, client ip: %s, client port: %d", sockfd_, clientip_.c_str(), clientport_);
}
close(sockfd_);
}
void operator()()
{
run();
}
~Task()
{
}
private:
int sockfd_;
std::string clientip_;
uint16_t clientport_;
};
Init.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <unordered_map>
#include "Log.hpp"
const std::string dictname = "./dict.txt";
const std::string sep = ":";
extern Log lg;
//yellow:黄色...
static bool Split(std::string &s, std::string *part1, std::string *part2)
{
auto pos = s.find(sep);
if(pos == std::string::npos) return false;
*part1 = s.substr(0, pos);
*part2 = s.substr(pos+1);
return true;
}
class Init
{
public:
Init()
{
std::ifstream in(dictname);
if(!in.is_open())
{
lg(Fatal, "ifstream open %s error", dictname.c_str());
exit(1);
}
std::string line;
while(std::getline(in, line))
{
std::string part1, part2;
Split(line, &part1, &part2);
dict.insert({part1, part2});
}
in.close();
}
std::string translation(const std::string &key)
{
auto iter = dict.find(key);
if(iter == dict.end()) return "Unknow";
else return iter->second;
}
private:
std::unordered_map<std::string, std::string> dict;
};
Log.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <stdarg.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define SIZE 1024
#define Info 0
#define Debug 1
#define Warning 2
#define Error 3
#define Fatal 4
#define Screen 1
#define Onefile 2
#define Classfile 3
#define LogFile "log.txt"
class Log
{
public:
Log()
{
printMethod = Screen;
path = "./log/";
}
void Enable(int method)
{
printMethod = method;
}
std::string levelToString(int level)
{
switch (level)
{
case Info:
return "Info";
case Debug:
return "Debug";
case Warning:
return "Warning";
case Error:
return "Error";
case Fatal:
return "Fatal";
default:
return "None";
}
}
void printLog(int level, const std::string &logtxt)
{
switch (printMethod)
{
case Screen:
std::cout << logtxt << std::endl;
break;
case Onefile:
printOneFile(LogFile, logtxt);
break;
case Classfile:
printClassFile(level, logtxt);
break;
default:
break;
}
}
void printOneFile(const std::string &logname, const std::string &logtxt)
{
std::string _logname = path + logname;
int fd = open(_logname.c_str(), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666); // "log.txt"
if (fd < 0)
return;
write(fd, logtxt.c_str(), logtxt.size());
close(fd);
}
void printClassFile(int level, const std::string &logtxt)
{
std::string filename = LogFile;
filename += ".";
filename += levelToString(level); // "log.txt.Debug/Warning/Fatal"
printOneFile(filename, logtxt);
}
~Log()
{
}
void operator()(int level, const char *format, ...)
{
time_t t = time(nullptr);
struct tm *ctime = localtime(&t);
char leftbuffer[SIZE];
snprintf(leftbuffer, sizeof(leftbuffer), "[%s][%d-%d-%d %d:%d:%d]", levelToString(level).c_str(),
ctime->tm_year + 1900, ctime->tm_mon + 1, ctime->tm_mday,
ctime->tm_hour, ctime->tm_min, ctime->tm_sec);
va_list s;
va_start(s, format);
char rightbuffer[SIZE];
vsnprintf(rightbuffer, sizeof(rightbuffer), format, s);
va_end(s);
// 格式：默认部分+自定义部分
char logtxt[SIZE * 2];
snprintf(logtxt, sizeof(logtxt), "%s %s", leftbuffer, rightbuffer);
// printf("%s", logtxt); // 暂时打印
printLog(level, logtxt);
}
private:
int printMethod;
std::string path;
};
Main.cc
#include "TcpServer.hpp"
#include <iostream>
#include <memory>
void Usage(std::string proc)
{
std::cout<<"\n\rUsage: "<<proc <<" port[1024+]\n" <<std::endl;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc != 2)
{
Usage(argv[0]);
exit(UsageError);
}
uint16_t port = std::stoi(argv[1]);
std::unique_ptr<TcpServer> tcp_svr(new TcpServer(port));
tcp_svr->InitServer();
tcp_svr->Start();
return 0;
}
dict.txt
apple:苹果...
banana:香蕉...
red:红色...
yellow:黄色...
the: 这
be: 是
to: 朝向/给/对
and: 和
I: 我
in: 在...里
that: 那个
have: 有
will: 将
for: 为了
but: 但是
as: 像...一样
what: 什么
so: 因此
he: 他
her: 她
his: 他的
they: 他们
we: 我们
their: 他们的
his: 它的
with: 和...一起
she: 她
he: 他（宾格）
it: 它
ThreadPool.hpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
struct ThreadInfo
{
pthread_t tid;
std::string name;
};
static const int defalutnum = 10;
template <class T>
class ThreadPool
{
public:
void Lock()
{
pthread_mutex_lock(&mutex_);
}
void Unlock()
{
pthread_mutex_unlock(&mutex_);
}
void Wakeup()
{
pthread_cond_signal(&cond_);
}
void ThreadSleep()
{
pthread_cond_wait(&cond_, &mutex_);
}
bool IsQueueEmpty()
{
return tasks_.empty();
}
std::string GetThreadName(pthread_t tid)
{
for (const auto &ti : threads_)
{
if (ti.tid == tid)
return ti.name;
}
return "None";
}
public:
static void *HandlerTask(void *args)
{
ThreadPool<T> *tp = static_cast<ThreadPool<T> *>(args);
std::string name = tp->GetThreadName(pthread_self());
while (true)
{
tp->Lock();
while (tp->IsQueueEmpty())
{
tp->ThreadSleep();
}
T t = tp->Pop();
tp->Unlock();
t();
}
}
void Start()
{
int num = threads_.size();
for (int i = 0; i < num; i++)
{
threads_[i].name = "thread-" + std::to_string(i + 1);
pthread_create(&(threads_[i].tid), nullptr, HandlerTask, this);
}
}
T Pop()
{
T t = tasks_.front();
tasks_.pop();
return t;
}
void Push(const T &t)
{
Lock();
tasks_.push(t);
Wakeup();
Unlock();
}
static ThreadPool<T> *GetInstance()
{
if (nullptr == tp_) // ???
{
pthread_mutex_lock(&lock_);
if (nullptr == tp_)
{
std::cout << "log: singleton create done first!" << std::endl;
tp_ = new ThreadPool<T>();
}
pthread_mutex_unlock(&lock_);
}
return tp_;
}
private:
ThreadPool(int num = defalutnum) : threads_(num)
{
pthread_mutex_init(&mutex_, nullptr);
pthread_cond_init(&cond_, nullptr);
}
~ThreadPool()
{
pthread_mutex_destroy(&mutex_);
pthread_cond_destroy(&cond_);
}
ThreadPool(const ThreadPool<T> &) = delete;
const ThreadPool<T> &operator=(const ThreadPool<T> &) = delete; // a=b=c
private:
std::vector<ThreadInfo> threads_;
std::queue<T> tasks_;
pthread_mutex_t mutex_;
pthread_cond_t cond_;
static ThreadPool<T> *tp_;
static pthread_mutex_t lock_;
};
template <class T>
ThreadPool<T> *ThreadPool<T>::tp_ = nullptr;
template <class T>
pthread_mutex_t ThreadPool<T>::lock_ = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
我们更推荐多线程版的服务器(创建进程的成本比较高)
注意线程池版本的服务器不适合长服务，因为线程的个数是确定的
服务器的结构：
while(1)
{
cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr_len);
n = read(connfd,buf,MAXLINE);
...
close(connfd);
}
【附】：双工在物理层面上是指通信线路上可以同时发送和接收数据，然而在数据链路层的传输采用载波监听/碰撞检测的技术。指的就是在有线传输上只能存在一种电信号，所以也就不会存在两种电信号同时存在的场景了，即有线传输物理层面上没有双工一说，要么发送数据，要么接收数据。 (ps:无线传输中的码分复用可以同时存在)我们现在认为的双工是指逻辑连接层面上，而 UDP 是不需要进行逻辑连接的，只是单向发送，但双方随时都可以发送，如果你认为这是双工那也合理。而TCP的全双工也是逻辑层面上，通信两端随时都可以发送和接收数据，不需要像 HTTP/1.1 那样采用请求应答模式。
