【网络版本计算器的实现】

本章重点

理解应用层的作用, 初识HTTP协议
理解传输层的作用, 深入理解TCP的各项特性和机制
对整个TCP/IP协议有系统的理解
对TCP/IP协议体系下的其他重要协议和技术有一定的了解
学会使用一些分析网络问题的工具和方法

⭐注意!! 注意!! 注意!!

本课是网络编程的理论基础.
是一个服务器开发程序员的重要基本功.
是整个Linux课程中的重点和难点.
也是各大公司笔试面试的核心考点

一、应用层

我们程序员写的一个个解决我们实际问题, 满足我们日常需求的网络程序, 都是在应用层.

1.再谈 "协议"

协议是一种 "约定". socket api的接口，在读写数据时, 都是按 "字符串" 的方式来发送接收的. 如果此时字符串的内容比较多，而我们的缓冲区大小又有限，那么此时读上来的字符串可能会不完整，所以上一章的我们在应用层写的代码其实是有bug的，要想解决就要在应用层我们是需要协议定制、序列化和反序列化。

其实上一章我们也进行了协议的定制，只不过非常草率，我们客户端发送一个英语单词，而服务器进处理，将该英文单词的意思返回给客户端，我们来看一下真正协议定制的过程。

在网络传输时，序列化目的是为了方便网络数据的发送和接收，无论是何种类型的数据，经过序列化后都变成了二进制序列，此时底层在进行网络数据传输时看到的统一都是二进制序列。序列化后的二进制序列只有在网络传输时能够被底层识别，上层应用是无法识别序列化后的二进制序列的，因此需要将从网络中获取到的数据进行反序列化，将二进制序列的数据转换成应用层能够识别的数据格式。

二、网络版计算器

1.协议的定制封装

例如, 我们需要实现一个服务器版的加法器. 我们需要客户端把要计算的两个加数发过去, 然后由服务器进行计算, 最后再把结果返回给客户端.

⭐约定方案一：

客户端发送一个形如"1+1"的字符串;
这个字符串中有两个操作数, 都是整形;
两个数字之间会有一个字符是运算符, 运算符只能是 + ;
数字和运算符之间没有空格;
...

⭐约定方案二：

定义结构体来表示我们需要交互的信息;
发送数据时将这个结构体按照一个规则转换成字符串, 接收到数据的时候再按照相同的规则把字符串转化回结构体;
这个过程叫做 "序列化" 和 "反序列化"

我们根据上面的结构体先来将我们的信息进行序列化。

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

const string blank_space_sep = " ";

class Request
{
public:
    Request(int data1, int data2, char oper)
        : x(data1), y(data2), op(oper)
    {
    }
    bool Serialize(string *out) // 序列化
    {
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "x op y"
        string s = to_string(x);
        s += blank_space_sep;
        s += op;
        s += blank_space_sep;
        s += to_string(y);

        *out = s;

        return true;
    }
public:
    int x;
    int y;
    char op;
};

class Response
{
public:
    Response(int res, int c)
        : result(res), code(c)
    {
    }
    bool Serialize(string *out)
    {
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "result code"
        string s = to_string(result);
        s += blank_space_sep;
        s += to_string(code);

        *out = s;

        return true;
    }
public:
    int result;
    int code; // 错误码  0-可信
};

我们来测试一下：

随后我们就要向该报文添加一些报头信息。

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

const string blank_space_sep = " ";
const string protocol_sep = "\n";

// 封装报文
string Encode(string &content)
{
    string package = to_string(content.size());
    package += protocol_sep;
    package += content;
    package += protocol_sep;

    return package;
}
class Request
{
public:
    Request(int data1, int data2, char oper)
        : x(data1), y(data2), op(oper)
    {
    }
    bool Serialize(string *out) // 序列化
    {
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "x op y"
        string s = to_string(x);
        s += blank_space_sep;
        s += op;
        s += blank_space_sep;
        s += to_string(y);

        *out = s;

        // 协议的模样: "len\nx op y\n"
        return true;
    }
public:
    int x;
    int y;
    char op;
};

class Response
{
public:
    Response(int res, int c)
        : result(res), code(c)
    {
    }
    bool Serialize(string *out)
    {
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "result code"
        string s = to_string(result);
        s += blank_space_sep;
        s += to_string(code);

        *out = s;

        // 协议的模样: "len\nresult code\n"
        return true;
    }
public:
    int result;
    int code; // 错误码  0-可信
};

我们再来测试一下哈：

未来服务器收到这个报文，就要将报头信息去掉，拿到有效载荷。

// 解包报文
// 9\n123 + 456\n
bool Decode(string &package, std::string *content)
{
    size_t pos = package.find(protocol_sep); // 找\n
    if (pos == string::npos)
        return false;
    string len_str = package.substr(0, pos); // 找到"9"
    size_t len = stoi(len_str); // 取出9
    // 总的报文长度
    // 换行字符是一个字符哟！
    size_t total_len = len_str.size() + len + 1; // "9"的长度 + 9 + "\n"
    if (package.size() <  total_len)
        return false;

    *content = package.substr(pos + 1, len);
    // earse 移除报文 package.erase(0, total_len);
    package.erase(0, total_len);
    return true;
}

我们再来测试一下：

现在我们就已经拿到了有效载荷，但是我们还要进行反序列化才可以。

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

const string blank_space_sep = " ";
const string protocol_sep = "\n";

// 封装报文
string Encode(string &content)
{
    string package = to_string(content.size());
    package += protocol_sep;
    package += content;
    package += protocol_sep;

    return package;
}
// 解包报文
// 9\n123 + 456\n
bool Decode(string &package, std::string *content)
{
    size_t pos = package.find(protocol_sep); // 找\n
    if (pos == string::npos)
        return false;
    string len_str = package.substr(0, pos); // 找到"9"
    size_t len = stoi(len_str);              // 取出9
    // 总的报文长度
    size_t total_len = len_str.size() + len + 2; // "9"的长度 + 9 + 2个"\n"
    if (package.size() < total_len)
        return false;

    *content = package.substr(pos + 1, len);

    // earse 移除报文 package.erase(0, total_len);
    package.erase(0, total_len);
    return true;
}
class Request
{
public:
    Request(int data1, int data2, char oper)
        : x(data1), y(data2), op(oper)
    {
    }
    Request()
    {
    }
    bool Serialize(string *out) // 序列化
    {
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "x op y"
        string s = to_string(x);
        s += blank_space_sep;
        s += op;
        s += blank_space_sep;
        s += to_string(y);

        *out = s;

        // 协议的模样: "len\nx op y\n"
        return true;
    }
    bool Deserialize(const string &in) // 反序列化
    {
        // "x op y"
        size_t left = in.find(blank_space_sep);
        if (left == string::npos)
            return false;
        string part_x = in.substr(0, left);

        size_t right = in.rfind(blank_space_sep);
        if (right == string::npos)
            return false;
        string part_y = in.substr(right + 1);

        if (left + 2 != right)
            return false;
        op = in[left + 1];
        x = stoi(part_x);
        y = stoi(part_y);
        return true;
    }

     void DebugPrint()
    {
        std::cout << "新请求构建完成:  " << x << op << y << "=?" << std::endl;
    }

public:
    int x;
    int y;
    char op;
};

class Response
{
public:
    Response(int res, int c)
        : result(res), code(c)
    {
    }
    Response()
    {
    }
    bool Serialize(string *out)
    {
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "result code"
        string s = to_string(result);
        s += blank_space_sep;
        s += to_string(code);

        *out = s;

        // 协议的模样: "len\nresult code\n"
        return true;
    }
    bool Deserialize(const string &in) // 反序列化
    {
        // "result code"
        size_t pos = in.find(blank_space_sep);
        if (pos == string::npos)
            return false;
        string part_left = in.substr(0, pos);
        string part_right = in.substr(pos + 1);

        result = stoi(part_left);
        code = stoi(part_right);

        return true;
    }

    void DebugPrint()
    {
        std::cout << "结果响应完成, result: " << result << ", code: " << code << std::endl;
    }

public:
    int result;
    int code; // 错误码  0-可信
};

我们来测试一下：

此时我们的协议就算制定完成了，既然是网络版本的服务器，那我们直接写服务器的代码呗。

2.套接字相关接口封装

#pragma once

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <string>
#include "Log.hpp"

using namespace std;

Log lg;
enum
{
    SocketErr = 2,
    BindErr,
    ListenErr,
};

// TODO
const int backlog = 10;

class Sock
{
public:
    Sock()
    {
    }
    ~Sock()
    {
    }

public:
    void Socket()
    {
        sockfd_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (sockfd_ < 0)
        {
            lg(Fatal, "socker error, %s: %d", strerror(errno), errno);
            exit(SocketErr);
        }
    }
    void Bind(uint16_t port)
    {
        struct sockaddr_in local;
        memset(&local, 0, sizeof(local));
        local.sin_family = AF_INET;
        local.sin_port = htons(port);
        local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

        if (bind(sockfd_, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) < 0)
        {
            lg(Fatal, "bind error, %s: %d", strerror(errno), errno);
            exit(BindErr);
        }
    }
    void Listen()
    {
        if (listen(sockfd_, backlog) < 0)
        {
            lg(Fatal, "listen error, %s: %d", strerror(errno), errno);
            exit(ListenErr);
        }
    }
    int Accept(std::string *clientip, uint16_t *clientport)
    {
        struct sockaddr_in peer;
        socklen_t len = sizeof(peer);
        int newfd = accept(sockfd_, (struct sockaddr*)&peer, &len);
        if(newfd < 0)
        {
            lg(Warning, "accept error, %s: %d", strerror(errno), errno);
            return -1;
        }
        char ipstr[64];
        inet_ntop(AF_INET, &peer.sin_addr, ipstr, sizeof(ipstr));
        *clientip = ipstr;
        *clientport = ntohs(peer.sin_port);

        return newfd;
    }
    bool Connect(const std::string &ip, const uint16_t &port)
    {
        struct sockaddr_in peer;
        memset(&peer, 0, sizeof(peer));
        peer.sin_family = AF_INET;
        peer.sin_port = htons(port);
        inet_pton(AF_INET, ip.c_str(), &(peer.sin_addr));

        int n = connect(sockfd_, (struct sockaddr*)&peer, sizeof(peer));
        if(n == -1) 
        {
            std::cerr << "connect to " << ip << ":" << port << " error" << std::endl;
            return false;
        }
        return true;
    }
    void Close()
    {
        close(sockfd_);
    }
    int Fd()
    {
        return sockfd_;
    }

private:
    int sockfd_;
};

3.服务器的搭建封装

#pragma once

#include "Socket.hpp"
#include <signal.h>
#include <functional>

using func_t = function<string(string &package)>;

class TcpServer
{
public:
    TcpServer(uint16_t port, func_t callback) : port_(port), callback_(callback)
    {
    }
    bool Init()
    {
        listensock_.Socket();
        listensock_.Bind(port_);
        listensock_.Listen();
        lg(Info, "init server .... done");
        return true;
    }
    void Start()
    {
        signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
        signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
        while (true)
        {
            std::string clientip;
            uint16_t clientport;
            int sockfd = listensock_.Accept(&clientip, &clientport);
            if (sockfd < 0)
                continue;
            lg(Info, "accept a new link, sockfd: %d, clientip: %s, clientport: %d", sockfd, clientip.c_str(), clientport);
            // 提供服务
            if (fork() == 0)
            {
                listensock_.Close();
                std::string inbuffer_stream;
                // 数据计算
                while (true)
                {
                    char buffer[1280];
                    ssize_t n = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
                    if (n > 0)
                    {
                        buffer[n] = 0;
                        inbuffer_stream += buffer;

                        lg(Debug, "debug:\n%s", inbuffer_stream.c_str());

                        while (true)
                        {
                            // 将发过来的多个请求一次性处理完
                            std::string info = callback_(inbuffer_stream);
                            if (info.empty())
                                break;
                            //lg(Debug, "debug, response:\n%s", info.c_str());
                            //lg(Debug, "debug:\n%s", inbuffer_stream.c_str());
                            write(sockfd, info.c_str(), info.size());
                        }
                    }
                    else if (n == 0)
                        break;
                    else
                        break;
                }

                exit(0);
            }
            close(sockfd);
        }
    }
    ~TcpServer()
    {
    }

private:
    uint16_t port_;
    Sock listensock_;
    func_t callback_;
};

4.计数器功能封装

#pragma once

#include "Protocol.hpp"

enum
{
    Div_Zero = 1,
    Mod_Zero,
    Other_Oper
};

class ServerCal
{
public:
    ServerCal()
    {
    }
    Response CalculatorHelper(const Request &req)
    {
        Response resp(0, 0);
        switch (req.op)
        {
        case '+':
            resp.result = req.x + req.y;
            break;
        case '-':
            resp.result = req.x - req.y;
            break;
        case '*':
            resp.result = req.x * req.y;
            break;
        case '/':
        {
            if (req.y == 0)
                resp.code = Div_Zero;
            else
                resp.result = req.x / req.y;
        }
        break;
        case '%':
        {
            if (req.y == 0)
                resp.code = Mod_Zero;
            else
                resp.result = req.x % req.y;
        }
        break;
        default:
            resp.code = Other_Oper;
            break;
        }

        return resp;
    }
    // "len"\n"10 + 20"\n
    std::string Calculator(std::string &package)
    {
        std::string content;
        bool r = Decode(package, &content); // "len"\n"10 + 20"\n
        if (!r)
            return "";
        // "10 + 20"
        Request req;
        r = req.Deserialize(content); // "10 + 20" ->x=10 op=+ y=20
        if (!r)
            return "";

        content = "";                          //
        Response resp = CalculatorHelper(req); // result=30 code=0;

        resp.Serialize(&content);  // "30 0"
        content = Encode(content); // "len"\n"30 0"

        return content;
    }
    ~ServerCal()
    {
    }
};

5.日志信息的封装

#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;
};

6.服务器的启动

#include "Socket.hpp"
#include "ServerCal.hpp"
#include "TcpServer.hpp"

using namespace std;

static void Usage(const std::string &proc)
{
    std::cout << "\nUsage: " << proc << " port\n" << std::endl; 
}
// ./servercal 8080
int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(0);
    }
    uint16_t port = std::stoi(argv[1]);
    ServerCal cal;
    TcpServer *tsvp = new TcpServer(port, bind(&ServerCal::Calculator, &cal, placeholders::_1));
    tsvp->Init();
    tsvp->Start();

    return 0;
}

此时我们来查看一下结果：

7.客户端的启动

#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>
#include <cassert>
#include <unistd.h>
#include "Socket.hpp"
#include "Protocol.hpp"

static void Usage(const std::string &proc)
{
    std::cout << "\nUsage: " << proc << " serverip serverport\n"
              << std::endl;
}

// ./clientcal ip port
int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 3)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(0);
    }
    std::string serverip = argv[1];
    uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);

    Sock sockfd;
    sockfd.Socket();
    bool r = sockfd.Connect(serverip, serverport);
    if (!r)
        return 1;

    srand(time(nullptr) ^ getpid());
    int cnt = 1;
    const std::string opers = "+-*/%=-=&^";

    while (cnt <= 2)
    {
        std::cout << "===============第" << cnt << "次测试....., " << "===============" << std::endl;
        int x = rand() % 100 + 1;
        usleep(1234);
        int y = rand() % 100;
        usleep(4321);
        char oper = opers[rand() % opers.size()];
        Request req(x, y, oper);
        req.DebugPrint();

        string content;
        req.Serialize(&content);

        string package = Encode(content);
        int n1 = write(sockfd.Fd(), package.c_str(), package.size());
        cout << "这是最新的发出去的请求: " << n1 << "\n"
             << package;

        std::string inbuffer_stream;
        char buffer[128];
        ssize_t n = read(sockfd.Fd(), buffer, sizeof(buffer)); // 我们也无法保证我们能读到一个完整的报文
        if (n > 0)
        {
            buffer[n] = 0;
            inbuffer_stream += buffer; // "len"\n"result code"\n
            std::cout << inbuffer_stream << std::endl;
            std::string content;
            bool r = Decode(inbuffer_stream, &content); // "result code"
            assert(r);

            Response resp;
            r = resp.Deserialize(content);
            assert(r);

            resp.DebugPrint();
        }
        std::cout << "=================================================" << std::endl;
        sleep(1);
        cnt++;
    }
    sockfd.Close();
    return 0;
}

我们来看一下运行结果：

我们再来测试一下，如果同时多个请求发送我们的服务器能不能处理，此时我们将客户端的从服务器读取代码的信息先屏蔽掉。

我们一次性发送两个请求：

我们来看一下结果：

8.协议定制的改善

上面我们的协议就算制定完成了，但是以后每次我们都要自己来写协议吗？幸运的是，现代开发中广泛采用了一些高级的数据交换格式和协议，使得开发者不必从零开始设计通信协议。json就是其中一种非常流行的数据交换格式，首先我们就需要安装这个第三方库，安装第三方库首先就会给我安装头文件，随后就会安装这个库。

sudo apt-get install libjsoncpp-dev

此时我们就能发现安装成功了，现在我们来使用一下它。

#include <iostream>
#include <jsoncpp/json/json.h>
#include <unistd.h>

// {a:120, b:"123"}
int main()
{
    // 封装格式化数据
    Json::Value root;
    root["x"] = 100;
    root["y"] = 200;
    root["op"] = '+';
    root["desc"] = "this is a + oper";

    // 序列化
    Json::FastWriter w;
    std::string res = w.write(root);

    std::cout << res << std::endl;
    return 0;
}

然后我们现在来编译一下，此时需要指定第三方库才能链接成功。

g++ test.cc -ljsoncpp

我们来看一下运行结果：

我们再来看一下反序列化：

#include <iostream>
#include <jsoncpp/json/json.h>
#include <unistd.h>

// {a:120, b:"123"}
int main()
{
    // 封装格式化数据
    Json::Value root;
    root["x"] = 100;
    root["y"] = 200;
    root["op"] = '+';
    root["desc"] = "this is a + oper";

    // 序列化
    // Json::FastWriter w;
    Json::StyledWriter w;
    std::string res = w.write(root);
    std::cout << res << std::endl;

    Json::Value v;
    Json::Reader r;
    r.parse(res, v);
	
    // 反序列化
    int x = v["x"].asInt();
    int y = v["y"].asInt();
    char op = v["op"].asInt();
    std::string desc = v["desc"].asString();

    std::cout << x << std::endl;
    std::cout << y << std::endl;
    std::cout << op << std::endl;
    std::cout << desc << std::endl;

    return 0;
}

我们来看一下运行结果：

同时我们的json里面可以再套json，可以进行嵌套。

#include <iostream>
#include <jsoncpp/json/json.h>
#include <unistd.h>

// {a:120, b:"123"}
int main()
{
    Json::Value part1;
    part1["haha"] = "haha";
    part1["hehe"] = "hehe";


    Json::Value root;
    root["x"] = 100;
    root["y"] = 200;
    root["op"] = '+';
    root["desc"] = "this is a + oper";
    root["test"] = part1;

    //Json::FastWriter w;
    Json::StyledWriter w;
    std::string res = w.write(root);

    std::cout << res << std::endl;

    sleep(3);

    Json::Value v;
    Json::Reader r;
    r.parse(res, v);

    int x = v["x"].asInt();
    int y = v["y"].asInt();
    char op = v["op"].asInt();
    std::string desc = v["desc"].asString();
    Json::Value temp = v["test"];
    std::cout << x << std::endl;
    std::cout << y << std::endl;
    std::cout << op << std::endl;
    std::cout << desc << std::endl;

    return 0;
}

现在我们就来使用它来改善我们的协议。

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <jsoncpp/json/json.h>

using namespace std;

// #define MySelf 1

const string blank_space_sep = " ";
const string protocol_sep = "\n";

// 封装报文
string Encode(string &content)
{
    string package = to_string(content.size());
    package += protocol_sep;
    package += content;
    package += protocol_sep;

    return package;
}
// 解包报文
// 9\n123 + 456\n
bool Decode(string &package, std::string *content)
{
    size_t pos = package.find(protocol_sep); // 找\n
    if (pos == string::npos)
        return false;
    string len_str = package.substr(0, pos); // 找到"9"
    size_t len = stoi(len_str);              // 取出9
    // 总的报文长度
    size_t total_len = len_str.size() + len + 2; // "9"的长度 + 9 + 2个"\n"
    if (package.size() < total_len)
        return false;

    *content = package.substr(pos + 1, len);

    // earse 移除报文 package.erase(0, total_len);
    package.erase(0, total_len);
    return true;
}

// json, protobuf
class Request
{
public:
    Request(int data1, int data2, char oper) : x(data1), y(data2), op(oper)
    {
    }
    Request()
    {}
public:
    bool Serialize(std::string *out)
    {
#ifdef MySelf
        // 构建报文的有效载荷
        // struct => string, "x op y"
        std::string s = std::to_string(x);
        s += blank_space_sep;
        s += op;
        s += blank_space_sep;
        s += std::to_string(y);
        *out = s;
        return true;
#else
        Json::Value root;
        root["x"] = x;
        root["y"] = y;
        root["op"] = op;
        // Json::FastWriter w;
        Json::StyledWriter w;
        *out = w.write(root);
        return true;
#endif
    }
    bool Deserialize(const std::string &in) // "x op y"
    {
#ifdef MySelf
        std::size_t left = in.find(blank_space_sep);
        if (left == std::string::npos)
            return false;
        std::string part_x = in.substr(0, left);

        std::size_t right = in.rfind(blank_space_sep);
        if (right == std::string::npos)
            return false;
        std::string part_y = in.substr(right + 1);

        if (left + 2 != right)
            return false;
        op = in[left + 1];
        x = std::stoi(part_x);
        y = std::stoi(part_y);
        return true;
#else
        Json::Value root;
        Json::Reader r;
        r.parse(in, root);

        x = root["x"].asInt();
        y = root["y"].asInt();
        op = root["op"].asInt();
        return true;
#endif
    }
    void DebugPrint()
    {
        std::cout << "新请求构建完成:  " << x << op << y << "=?" << std::endl;
    }
public:
    // x op y
    int x;
    int y;
    char op; // + - * / %
};

class Response
{
public:
    Response(int res, int c) : result(res), code(c)
    {
    }

    Response()
    {}
public:
    bool Serialize(std::string *out)
    {
#ifdef MySelf
        // "result code"
        // 构建报文的有效载荷
        std::string s = std::to_string(result);
        s += blank_space_sep;
        s += std::to_string(code);
        *out = s;
        return true;
#else
        Json::Value root;
        root["result"] = result;
        root["code"] = code;
        // Json::FastWriter w;
        Json::StyledWriter w;
        *out = w.write(root);
        return true;
#endif
    }
    bool Deserialize(const std::string &in) // "result code"
    {
#ifdef MySelf
        std::size_t pos = in.find(blank_space_sep);
        if (pos == std::string::npos)
            return false;
        std::string part_left = in.substr(0, pos);
        std::string part_right = in.substr(pos+1);

        result = std::stoi(part_left);
        code = std::stoi(part_right);

        return true;
#else
        Json::Value root;
        Json::Reader r;
        r.parse(in, root);

        result = root["result"].asInt();
        code = root["code"].asInt();
        return true;
#endif

    }
    void DebugPrint()
    {
        std::cout << "结果响应完成, result: " << result << ", code: "<< code << std::endl;
    }
public:
    int result;
    int code; // 0，可信，否则!0具体是几，表明对应的错误原因
};

此时我们来看一下makefile文件，我们可以通过编译的时候带上D来定义宏，并不是只能在代码上定义。

.PHONY:all
all:servercal clientcal
servercal:ServerCal.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -D MySelf=1
clientcal:ClientCal.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -D MySelf=1

.PHONY:clean
clean:
	rm -f servercal clientcal

此时就是使用我们自己定义的协议，如果要使用json，我们就不能带-D选项，此时我们要携带我们的第三方库，这样才能进行链接。

9.服务器守护进程化

这个函数接受两个整型参数：

nochdir:

如果 nochdir 参数为0，daemon() 函数将会把当前工作目录更改为根目录（"/"）。这是守护进程的标准行为，避免因当前工作目录被卸载而导致的问题。
如果 nochdir 为非0值，则不改变当前工作目录。

noclose:

如果 noclose 参数为0，daemon() 函数会关闭标准输入、标准输出和标准错误，并将它们都重定向到 /dev/null。这可以防止守护进程因为试图写入终端而阻塞或产生不必要的输出。
如果 noclose 为非0值，标准输入、输出和错误保持不变。但通常情况下，为了确保守护进程的无终端运行，我们会选择关闭它们。

使用 daemon() 函数的基本步骤通常包括：

调用 fork() 创建子进程，父进程退出，这样新进程就不再与终端关联。
在子进程中调用 setsid() 成为新的会话领导并脱离控制终端。
调用 umask() 设置合适的权限掩码。
根据需要调用 chdir("/") 更改当前工作目录到根目录。
重定向标准输入、输出和错误流，或者通过 daemon() 函数自动处理。
继续执行守护进程的具体任务。

我们直接将这个调用加载服务器的初始化和启动之间即可。

come up，我们来运行一下哈。

无论我们采用方案一, 还是方案二, 还是其他的方案, 只要保证, 一端发送时构造的数据, 在另一端能够正确的进行解析, 就是ok的. 这种约定, 就是应用层协议

三、重谈OSI七层模型

传输层在我们上面的代码体现为创建套接字的代码，它负责端到端的通信，确保数据可靠或尽力而为地传输。在TCP/IP模型中，TCP和UDP是传输层的两个主要协议。TCP提供面向连接的、可靠的、有序的数据传输服务；而UDP提供无连接的、不可靠的、无序的数据传输服务。而每次当有客户端给向服务器发送请求的时候，此时服务器在获取客户端的链接后，会创建一个子进程来专门为这个客户端服务，这个相当于上面的会话层，我们上面进行协议的定制、序列化和反序列化，就是我们的表示层，上面的应用层呢？它在我们的代码表现的就是计数器计算的功能，它是负责网络计算的。