C++ advance（六）Linux 高并发网络编程开发 --2.tcp 三次握手 - 并发

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回顾：socket tcp server 实现

1. 创建套接字

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int lfd = socket ();

2. 绑定本地 IP 和端口

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struct sockaddr_in serv;
serv.port = htons (port);
serv.IP = htonl (INADDR_ANY);
bind (lfd. &serv, sizeof (serv));

3. 监听

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listen (lfd, 128);

4. 等待并接收连接请求

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struct sockaddr_in client;
int len = sizeof (client);
int cfd = accept (lfd, &client, &len);
//lfd 监听有没有人连接到 Server，如果有就执行 accept
//cfd 是连接之后，用于通信的

5. 通信

接收数据：read/recv
发送数据：write/send

6. 关闭

close (lfd);
close (cfd);

回顾：socket tcp client 实现

1. 创建套接字

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int fd = socket;

2. 连接服务器

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// 客户端的端口可以不用固定，直接占用一个空闲端口就可以了（随机分配）
struct sockaddr_in server;
server.port = ...;
server.ip = ...;
server.family = ...;
connect (fd, &server, sizeof (server));

3. 通信

接收数据：read/recv
发送数据：write/send

4. 断开连接

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close (fd);

一、TCP 客户端编程

1.socket () 函数

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int socket (int domain, int type, int protocol);
(1) domain：即协议域，又称为协议族（family）, 地址族。

常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称 AF_UNIX，Unix 域 socket）、AF_ROUTE 等等。协议族决定了 socket 的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如 AF_INET 决定了要用 ipv4 地址（32 位的）与端口号（16 位的）的组合、AF_UNIX 决定了要用一个绝对路径名作为地址。

(2) type：指定 socket 类型。

常用的 socket 类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET 等等（socket 的类型有哪些？）。这个参数指定一个套接口的类型，套接口可能的类型有：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_SEQPACKET、SOCK_RAW 等等，它们分别表明字节流、数据报、有序分组、原始套接口。这实际上是指定内核为我们提供的服务抽象，比如我们要一个字节流。需要注意的，并不是每一种协议簇都支持这里的所有的类型，所以类型与协议簇要匹配。

(3) protocol：故名思意，就是指定协议。

常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC 等，它们分别对应 TCP 传输协议、UDP 传输协议、STCP 传输协议、TIPC 传输协议。详见 usr/include/linux/in.h。
当 protocol 为 0 时，会自动选择 type 类型对应的默认协议。

(4) 返回值

当我们调用 socket 创建一个 socket 时，返回的 socket 描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用 bind () 函数，否则就当调用 connect ()、listen () 时系统会自动随机分配一个端口。

2.memset () 函数

string.h 的函数 memset () 将某一内存块的前 n 个字元全部设定为某一资字元。

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main (void)
{
    char s [];
    printf ("% s\n", memset (s, 'n', 13));
    return 0;    
}

3.htons () 函数

4.inet_pton () 函数

5.bind () 函数

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int bind (int sockfd, struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

当一个套接字被创建后，存在一个名字空间（地址族），但它没有被命名。bind () 将套接字地址（包括本地主机地址和本地端口地址）与所创建的套接字号联系起来，即将名字赋予套接字，以对 socket 定位。

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。

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struct sockaddr {
    unsigned short int sa_family;
    char sa_data [14];
};
sa_family 为调用 socket () 时的 domain 参数，即 AF_xxxx 值。
sa_data 最多使用 14 个字符长度。

此 sockaddr 结构会因使用不同的 socket domain 而有不同结构定义，例如使用 AF_INET domain，其 socketaddr 结构定义便为：

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struct socketaddr_in {
    unsigned short int sin_family;
    uint16_t sin_port;
    struct in_addr sin_addr;
    unsigned char sin_zero [8];
};
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struct in_addr {
    uint32_t s_addr;
};
sin_family 即为 sa_family
sin_port 为使用的 port 编号
sin_addr.s_addr 为 IP 地址
sin_zero 未使用，是为了让 sockaddr 与 sockaddr_in 两个数据结构保持大小相同而保留的空字节。

6.connect () 函数
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int  connect (int  sockfd,  const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

connect () 用来将参数 sockfd 的 socket 连至参数 serv_addr 指定的网络地址。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。

7.fgets () 函数

虽然用 gets () 时有空格也可以直接输入，但是 gets () 有一个非常大的缺陷，即它不检查预留存储区是否能够容纳实际输入的数据，换句话说，如果输入的字符数目大于数组的长度，gets 无法检测到这个问题，就会发生内存越界，所以编程时建议使用 fgets ()。
fgets () 的原型为：

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# include <stdio.h>
char *fgets (char *s, int size, FILE *stream);

fgets () 虽然比 gets () 安全，但安全是要付出代价的，代价就是它的使用比 gets () 要麻烦一点，有三个参数。它的功能是从 stream 流中读取 size 个字符存储到字符指针变量 s 所指向的内存空间。它的返回值是一个指针，指向字符串中第一个字符的地址。

8.write () 函数
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#include <unistd>
ssize_t write (int filedes, void *buf, size_t nbytes);
// 返回：若成功则返回写入的字节数，若出错则返回 - 1
//filedes：文件描述符
//buf: 待写入数据缓存区
//nbytes: 要写入的字节数
9.read () 函数

实现

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#include<arpa/inet.h>

int main (int argc, const char* argv [])
{
	// 让用户输入端口
	if (argc < 2)
	{
		printf ("eg: ./a.out port\n");
	}

	int port = atoi (argv [1]);
	// 创建套接字
	int fd = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	// 连接服务器
	struct sockaddr_in serv;
	serv.sin_family = AF_INET;
	serv.sin_port = htons (port);
	//serv.sin_addr.s_addr = htonl ();
	inet_pton (AF_INET, "127.0.0.1", &serv.sin_addr.s_addr);
	connect (fd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof (serv));

    // 通信
	while (1)
	{
        // 发送数据
        char buf [1024];
        printf (" 请输入要发送方的字符串：\n")
        fgets (buf, sizeof (buf), stdin);
        write (fd, buf, strlen (buf));

        // 等待接收数据
        int len = read (fd, buf, sizeof (buf));
        if (len == -1)
        {
        	perror ("read error");
        	exit (1);
        }
        else if (len == 0)
        {
        	// 服务器关闭连接，read () 函数就不会阻塞
        	printf (" 服务器关闭了连接 \n");
        	break;
        }
        else
        {
        	printf ("recv buf: % s\n", buf);
        }

	}

	close (fd);
	return 0;
}

二、TCP 服务器端编程

三、TCP 三次握手

开启 socket 的时候，操作系统会自动握手；关闭 socket 的时候，操作系统会自动挥手。所以这两个概念只要了解就行了。

三、TCP 四次挥手

四、滑动窗口

五、错误处理函数封装

如果一个函数有部分不符合你的需求，可以自己封装，例如：淘宝封装 nginx

六、TCP 多进程并发服务器

进程和线程的数据共享模式不一样。

七、TCP 多线程并发服务器

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