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TCP网络编程（二）—— 服务器端的编写

article 2025/1/5 6:53:38

上篇文章我们学习了TCP的两种编程模式，这篇文章我们将开始编写服务器端的代码。完整代码在文章的最后。

首先，我们需要什么变量？

我们需要服务器端的套接字（socket），地址和端口（addr），还需要客户端的套接字（socket），地址和端口（addr）。
 

    #define Port 8888
    #define BACKLOG 2    
    int ss,sc;
    struct sockaddr_in server_addr;
    struct sockaddr_in client_addr;

    int err;
    pid_t pid;

这里：
ss表示服务器端套接字
sc表示客户端套接字
server_addr表示服务器端地址端口
client_addr表示客户端地址和端口
err是标志错误位，作为一些函数的返回值。
pid是进程的表示进程的ID，后面会解释，使用。
Port 是端口号，BACKLOG是监听队列的长度。

然后我们开始创建一个套接字：

    ss = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(ss < 0){

        printf("socket error \n");
        return -1;
    }

AF_INET 指定使用 IPv4 地址。
SOCK_STREAM 指定使用面向连接的 TCP 协议（如果是 UDP，则使用 SOCK_DGRAM）。
0 通常表示默认协议，与前两个参数相关（例如 SOCK_STREAM 默认对应 TCP 协议）。

其次是bind()绑定的准备工作（初始化服务器端的地址和端口）：

    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(Port);

bzero()将 server_addr 结构体初始化为 0，确保所有字段清零。避免未初始化的结构体包含随机数据，可以用 memset() 替代：memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));

sin_family 是地址族字段，用于指定套接字类型。AF_INET 表示使用 IPv4 地址。

sin_addr.s_addr 设置服务器的 IP 地址，inet_addr("127.0.0.1") 将字符串形式的 IP 地址转换为 32 位整数（网络字节序）。IP 地址 "127.0.0.1" 是回环地址，表示当前主机的本地通信。

sin_port：Port 表示端口号。htons() 函数将主机字节序（小端字节序）转换为网络字节序（大端字节序），确保跨平台通信时端口号的正确性。

然后是bind()，将服务器端的套接字与地址和端口绑定到一起，

    err = bind(ss,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));
    if(err < 0){
        printf("bind error \n");
        return -1;
    }

这里用强制类型转换，把struct sockaddr_in* 转化为struct sockaddr*，忘记了请看上篇文章。err 如果返回-1说明失败，打印错误信息。

然后是设置监听队列的长度：

    err = listen(ss,BACKLOG);
    if(err < 0){
        printf("listen error \n");
        return -1;
    }

 err 如果返回-1说明失败，打印错误信息。

最后最重要的主循环（accept等待请求，read读取，write写入）：

 for(;;){
        socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
        sc = accept(ss,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);

        if(sc < 0){
            continue;
        }

        pid = fork(); //开启子进程

        if(pid == 0){
            close(ss);

            char buffer [1024] = {0};
            char message [100] = {0};
            ssize_t size;

            for(;;){
                memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
                size = read(sc,message,sizeof(message));

                if(size == 0){
                    return 0;
                }
                sprintf(buffer,"server have received %s \n",message);
                //write(sc,buffer,sizeof(buffer));
                write(1,buffer,strlen(buffer));

            }
            close(sc);

        }else if(pid > 0){
            close(sc);
        }else{
            printf("fork error \n");
        }
    }

咱们先看fork开启子进程之前的代码：

        socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
        sc = accept(ss,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);

        if(sc < 0){
            continue;
        }

        pid = fork(); //开启子进程

新建addrlen变量，把套接字描述符，客户端地址和端口，客户端结构体大小传入，得到新的套接字描述符 sc ， 如果 sc 小于0，直接跳出整个大的循环，这说明没有产生新的套接字。 

那这个fork是什么意思呢？

fork() 是一个用于创建新进程的函数，特点是调用一次，返回两次。调用 fork() 后，当前进程会被复制，生成一个新进程，称为 子进程。相当于进程现在有两个：父进程和子进程都会收到fork()的返回值，在父进程中返回子进程的进程ID号，在子进程中返回0，失败返回-1。

现在咱们接着来看后面的代码：

 for(;;){

        //......
        //accept()阻塞等待连接
        //......

        pid = fork(); //开启子进程

        if(pid == 0){
            close(ss);

            char buffer [1024] = {0};
            char message [100] = {0};
            ssize_t size;

            for(;;){
                memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
                size = read(sc,message,sizeof(message));

                if(size == 0){
                    return 0;
                }
                sprintf(buffer,"server have received %s \n",message);
                //write(sc,buffer,sizeof(buffer)); 写入sc客户端套接字
                write(1,buffer,strlen(buffer));

            }
            close(sc);

        }else if(pid > 0){
            close(sc);
        }else{
            printf("fork error \n");
        }
    }

首先我们要记得我们在刚刚创建了两个套接字，一个是监听之后的服务器端套接字ss，还有一个是accept()返回的客户端套接字sc。
可以看到我们在子进程中关闭了ss套接字，所以保留了客户端套接字，这说明子进程是用来和客户端保持通信连接的，在子进程中实现数据的处理，read 和write，循环处理。（read和write的用法不细说了，就是从套接字中读取或者写入，这里代码中的意思是从sc套接字中读取，写到标准输出1中，也就是打印到终端上）
在父进程中我们关闭了sc套接字，所以保留了服务器端的套接字，这说明父进程是用来监听是否有新的客户端的，等待accept()接受有效值进而创建新的子进程的，因为不要忘了外面的一层大的循环。

看到这里，你可能会想：可不可以在父进程中创建连接，在子进程中进行监听呢？

理论上是可以的，但可能会出现问题：

首先fork函数是让父进程一直产生子进程，如果颠倒，多个子进程会一直抢夺监听，造成混乱，其次让父进程和多个客户端进行通信当奔溃时服务器将无法工作。如果是父进程监听，子进程进行创建连接的话，其实子进程崩溃，父进程仍然正常运行。

最后的最后，当子进程结束，我们需要对子进程的资源进行回收：

子进程退出时，内核会向父进程发送 SIGCHLD 信号。sigchld_handler 是一个信号处理函数，用于捕捉 SIGCHLD 信号，并调用 waitpid() 非阻塞地回收所有退出的子进程。把下面的代码加入到文件中。


void sigchld_handler(int signo) {
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}
int main(int argc ,char* argv[]){
    signal(SIGCHLD, sigchld_handler);
    return 0;
}

文章的最后是服务器端的完整代码：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define Port 8888
#define BACKLOG 2
void sigchld_handler(int signo) {
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}
int main(int argc ,char* argv[]){
    int ss,sc;
    struct sockaddr_in server_addr;
    struct sockaddr_in client_addr;

    int err;
    pid_t pid;
    signal(SIGCHLD, sigchld_handler);

    ss = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(ss < 0){

        printf("socket error \n");
        return -1;
    }
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(Port);

    err = bind(ss,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));
    if(err<0){
        printf("bind error \n");
        return -1;
    }

    err = listen(ss,BACKLOG);
    if(err<0){

        printf("listen error \n");
        return -1;
    }
    for(;;){
        socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
        sc = accept(ss,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);

        if(sc<0){
            continue;
        }

        pid = fork();

        if(pid == 0){
            close(ss);

            char buffer [1024] = {0};
            char message [100] = {0};
            ssize_t size;
            for(;;){

                memset(buffer, 0, sizeof(buffer));

                size = read(sc,message,sizeof(message));
                if(size == 0){
                    return 0;
                }
                sprintf(buffer,"server have received %s \n",message);
                //write(sc,buffer,sizeof(buffer));
                write(1,buffer,strlen(buffer));
            }
            close(sc);

        }else if(pid > 0){
            close(sc);
        }else{
            printf("fork error \n");
        }

    }

    return 0;
}

希望文章对你有所帮助，如有错误欢迎指出，下篇文章，我们将编写客户端，并且实现服务器端和客户端之间的通信。


http://www.kler.cn/a/457676.html

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