socket编程之解决流协议的粘包问题（一 ）

流协议和粘包

这么说吧，TCP在传输数据的时候，是不区分边界的（数据和数据之间没有边界），因为是基于字节流，所以数据对TCP来说就是一大堆没有结构区别的字节块。那意味着什么？意味着TCP并不能对多个数据的整体的信息进行区分（打个比方：就像是你说一堆话没有标点符号全部连在一起，别人很可能弄错）或者对单个整体信息的错误区分（比如你要发送的整块数据被分成了好几块发送，然后这些数据在传输过程中可能由于网络原因，有的大数据块中被分片后的部分片段到了，可能由于接收端缓冲区满了，开始读取，而它们又没有边界之分，这时候就解释错误了）。那样就会使得我们要传输的信息可能粘连在一起，而被计算机解释错误。

而我们要怎么解决这种问题呢？

1.定长包 2.在包的尾部加上\r，\n等字符（ftp使用这种策略，如果包的内容中也包含\r，\n,这时候需要用转义字符 \ 处理） 3.包头加上包体长度（接收时先接收包头根据包头计算出包体的长度来接收包体） 4.更复杂的应用层协议

首先第一种定长包：

有几种可能： 1.包长小于1024，消息包最后面的那部分都用空白字节补全，凑齐1024字节这个长度，发送。 由于这样的数据包都是定长度，不会出现像上面那样的一次发送多个具有不同数据结构的消息，也就意味这接受的数据包不能无脑地组合在一起被解释，因为单个数据包都是独立的数据结构。 最大缺陷就是它并不能发挥TCP协议的高效性，而且极大地浪费了网络流量，很多无效数据在网络上传输，不推荐使用。

第二种在包的尾部加上\r，\n等字符

我们常用的ftp服务器就是这样的设计方式，在区分包内的\r和\n等字符时候使用转义字符\解决，但是这种限制了只能做某种特殊的服务，因为我们必须保证结束符的唯一性，在通常的数据传输中，由于用户的输入是不能限定的，什么样的字符都有，所以不能随便应用。

第三种：包头加上包体长度

这是我们应用得最多的一种传输的方式，保证了TCP的高效性，而且解决了粘包问题。 下面来模拟一下这个传输方式：其实就是封装一个发送和接受的函数，然后在接受数据的时候先对接受的包头数据分析，求出包头告诉我们的实际数据的长度，再进行二次接受，那就是我们要的数据

代码实现
服务器端：

#include<unistd.h>//通过接收包头来确定长度len#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#define ERR_EXIT(m) \    do \    { \        perror(m); \        exit(EXIT_FAILURE); \    } while(0)struct packet{    int len;    char buf[1024];//};ssize_t readn(int fd,void *buf,size_t count){//ssize_t=int,size_t=unsigned int//接收count个字节数    size_t nleft=count;//剩余字节数    ssize_t nread;//已经接收字节数    char *bufp=(char *)buf;    while(nleft>0)    {        if((nread=read(fd,bufp,nleft))<0)        {            if(errno==EINTR)//被中断                continue;            return -1;        }        else if(nread==0)//对等方关闭            return count-nleft;//读到EOF，对方关闭        bufp+=nread;        nleft-=nread;    }       return count;}ssize_t writen(int fd,void *buf,size_t count){    size_t nleft=count;//剩余发送字节数        ssize_t nwritten;//已经发送字节数        char *bufp=(char *)buf;        while(nleft>0)//一般而言，write缓冲区大于发送数据缓冲区，不阻塞        {                if((nwritten=write(fd,bufp,nleft))<0)                {                        if(errno==EINTR)//被中断                                continue;                        return -1;                }                else if(nwritten==0)//对等方关闭                        continue;//读到EOF，对方关闭                bufp+=nwritten;                nleft-=nwritten;        }    return count;}void do_service(int conn){       struct packet recvbuf;    int n;        while(1){                     memset(&recvbuf,0,sizeof(recvbuf));//初始化recvbuf                     int ret=readn(conn,&recvbuf.len,4);//函数从打开的文件，设备中读取数据，返回读取的字节数。             if(ret==-1)//四个字节先接收到len             {                ERR_EXIT("read");             }                     else if(ret<4)             {            printf("client_close\n");            break;             }             n=ntohl(recvbuf.len);//转换成主机字节序             ret=readn(conn,recvbuf.buf,n);//接收n个字节到recvbuf             if(ret==-1)                     {                                ERR_EXIT("read");                     }                     else if(ret<n)                     {                        printf("client_close\n");                        break;                     }             fputs(recvbuf.buf,stdout);//输出                     writen(conn,&recvbuf,4+n);//buf中数据被复制到了TCP发送缓冲区                }}int main(void){    int listenfd;    /*if((listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STEAM,IPPOTO_TCP))<0) */    if((listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)        ERR_EXIT("socket");    //IPV4地址结构    struct sockaddr_in servaddr;    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));    servaddr.sin_family=AF_INET;//地址家族    servaddr.sin_port=htons(5188);//端口，主机转网络    /*servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");*/    /*inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);*/    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);    int on=1;    if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0)        ERR_EXIT("setsockopt");    if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)        ERR_EXIT("bind");    if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0)        ERR_EXIT("listen");    struct sockaddr_in peeraddr;    socklen_t peerlen =sizeof(peeraddr);//typedef int socklen_t    int conn;//已连接套接字    pid_t pid;    while(1)    {        if((conn=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen))<0)            ERR_EXIT("accept");        printf("ip=%s port=%d\n",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),ntohs(peeraddr.sin_port));        pid=fork();        if(pid==-1)            ERR_EXIT("fork");        if(pid==0)        {            close(listenfd);            do_service(conn);            exit(EXIT_SUCCESS);//将子进程退出，要不它会fork()        }        else            close(conn);    }    return 0;}

客户端：

#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#define ERR_EXIT(m) \    do \    { \        perror(m); \        exit(EXIT_FAILURE); \    } while(0)struct packet{        int len;        char buf[1024];//};ssize_t readn(int fd,void *buf,size_t count){//ssize_t=int,size_t=unsigned int//接收count个字节数        size_t nleft=count;//剩余字节数        ssize_t nread;//已经接收字节数        char *bufp=(char *)buf;        while(nleft>0)        {                if((nread=read(fd,bufp,nleft))<0)                {                        if(errno==EINTR)//被中断                                continue;                        return -1;                }                else if(nread==0)//对等方关闭                        return count-nleft;//读到EOF，对方关闭                bufp+=nread;                nleft-=nread;        }        return count;}ssize_t writen(int fd,void *buf,size_t count){        size_t nleft=count;//剩余发送字节数        ssize_t nwritten;//已经发送字节数        char *bufp=(char *)buf;        while(nleft>0)//一般而言，write缓冲区大于发送数据缓冲区，不阻塞        {                if((nwritten=write(fd,bufp,nleft))<0)                {                        if(errno==EINTR)//被中断                                continue;                        return -1;                }                else if(nwritten==0)//对等方关闭                        continue;//读到EOF，对方关闭                bufp+=nwritten;                nleft-=nwritten;        }        return count;}//发送定长包int main(){    int sock;    /*if((listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STEAM,IPPOTO_TCP))<0) */    if((sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)        ERR_EXIT("socket");    //IPV4地址结构    struct sockaddr_in servaddr;    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));    servaddr.sin_family=AF_INET;//地址家族    servaddr.sin_port=htons(5188);//端口，主机转网络    servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");    /*inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);*/    if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)        ERR_EXIT("connect");    struct packet sendbuf;    struct packet recvbuf;    memset(&sendbuf,0,sizeof(sendbuf));    memset(&recvbuf,0,sizeof(recvbuf));    int n;    while(fgets(sendbuf.buf,sizeof(sendbuf.buf),stdin) !=NULL){        n=strlen(sendbuf.buf);        sendbuf.len=htonl(n);        writen(sock,&sendbuf,4+n);//发送,4是头部大小，n是包体长度        int ret=readn(sock,&recvbuf.len,4);//函数从打开的文件，设备中读取数据，返回读取的字.先接收4个字节                if(ret==-1)                {                      ERR_EXIT("read");                }                else if(ret<4)                {                      printf("client_close\n");                      break;                }                n=ntohl(recvbuf.len);//转换成主机字节序                ret=readn(sock,recvbuf.buf,n);//接收n个字节到recvbuf                if(ret==-1)                {                           ERR_EXIT("read");                }                else if(ret<n)                {                   printf("client_close\n");                    break;                }        fputs(recvbuf.buf,stdout);        memset(&sendbuf,0,sizeof(sendbuf));        memset(&recvbuf,0,sizeof(recvbuf));    }    close(sock);    return 0;}