Linux下Socket编程之TCP应用

现在，我们用前面所构建的socket类，重新设计《Linux下Socket编程之TCP Server端》中echo的服务器，然后设计客户端程序。
echo服务器的工作原理很简单：
1、接收客户端传来的信息；
2、将接收到的信息原封不动的返回给客户端。
可以看到我们所设计的TCPServerSock类具备了echo服务的所有数据成员，我们只需要添加一个具体的echo方法。因此，我们让设计的echo类从TCPServerSock类中派生出来。

//Filename AppSock.hpp

#ifndef APP_SOCK_HPP
#define APP_SOCK_HPP

#include "SockClass.hpp"

class TCPEchoServer: public TCPServerSock{
public:
    TCPEchoServer(
        const TCPListenSock& listen_sock,
        int pre_buffer_size = 32);
    ~TCPEchoServer();
    bool handEcho() const;
};

#endif //AppSock.hpp

将handEcho()设计成返回值为bool是出于以下考虑：因为服务器端通常是无限循环提供服务的，我们希望客户端能简单的对服务器端的控制，比如说进行关闭，这样就不用每次用Ctrl+c来关闭服务器端的程序。所以，handlEcho()返回true表示客户端正常断开，false表示服务器被要求终止。

//Filename: AppSock.cpp

#include <string>
#include "AppSock.hpp"

TCPEchoServer::TCPEchoServer(const TCPListenSock& listen_sock, int pre_buffer_size):
TCPServerSock(listen_sock, pre_buffer_size)
{}

TCPEchoServer::~TCPEchoServer()
{}

bool TCPEchoServer::handEcho() const
{
    const std::string SHUTDOWN_CMD = "/shutdown";
    while (TCPReceive() > 0) {
        std::string cmd(preBuffer, SHUTDOWN_CMD.size());
        if (cmd == SHUTDOWN_CMD && preReceivedLength == (int)SHUTDOWN_CMD.size()) {
            return false;
        }
        TCPSend(preBuffer, preReceivedLength);
    }
    return true;
}

我们为服务器指定一个关闭的的特殊字符串/shutdown，如果客户端传来这个字符串，服务器就会终止；其他字符串则会履行echo服务。
最后我们设计主程序：

//Filename: main.cpp

#include "SockClass.hpp"
#include "AppSock.hpp"

int main(int argc, char* argv[])
{
    const unsigned short DEFAULT_PORT = 5000;
    unsigned short listen_port = DEFAULT_PORT;
    if (argc == 2 && atoi(argv[1]) > 0) {
        listen_port = atoi(argv[1]);
    }

    TCPListenSock listen_sock(listen_port);
    listen_sock.TCPListen();

    bool go_on = true;
    while (go_on){
        TCPEchoServer echo_server(listen_sock);
        go_on = echo_server.handEcho();
    }

    return 0;
}

主程序以第一个参数（argv[1]）来指定服务器端口，如果不指定，则默认端口是5000。 
本节源代码下载：
Linux:
http://www.163pan.com/files/c0x000g0o.html
win32:
http://www.163pan.com/files/c0x000g0q.html

 

echo客户端的工作原理也很简单：
1、向服务器端发送一个字符串；
2、接收服务器的返回信息（如果是echo服务器就会返回发送出去的字符串本身）。
3、在标准输出中回显服务器返回的信息。
与ehco服务器类似，我们的echo客户端类也可以从TCPClientSock中派生出来：

//Filename AppSock.hpp

#ifndef APP_SOCK_HPP
#define APP_SOCK_HPP

#include <string>
#include "SockClass.hpp"

class TCPEchoClient: public TCPClientSock{
public:
    TCPEchoClient(
        const char* server_IP,
        unsigned short server_port,
        int pre_buffer_size = 32);
    ~TCPEchoClient();
    bool doEcho(const std::string& echo_message) const;
};

#endif //AppSock.hpp

我们的doEcho()接收一个C++风格的字符串（std::string），将返回值设计成bool是出于以下考虑：我们希望与服务器断开连接的信息能反馈到主程序中，并且在断开连接后终止echo客户端的程序。所以，返回true表示仍然与服务器保持连接，否则则已经断开（或者异常）。

#include "AppSock.hpp"

TCPEchoClient::TCPEchoClient(
                const char* server_IP,
                unsigned short server_port,
                int pre_buffer_size):
TCPClientSock(server_IP, server_port, pre_buffer_size)
{}

TCPEchoClient::~TCPEchoClient()
{}

bool TCPEchoClient::doEcho(const std::string& echo_message) const
{
    if (TCPSend(echo_message.data(), echo_message.size()) < 0) {
        return false;
    }
    size_t total_received_length = 0;
    while (total_received_length < echo_message.size()) {
        if (TCPReceive() <= 0) {
            return false;
        }
        std::cout.write(preBuffer, preReceivedLength);
        total_received_length += preReceivedLength;
    }
    std::cout << std::endl;
    return true;
}

因为我们是先发再收，我们接收前是知道应该收到多少字节的信息的。由于TCP协议对边缘的无保障，我们应该假定是是最不利的情况，也就是一次recv()不能接收完我们需要的数据，所以，如果接收到的字节数小于我们的预期，就再次接收，直到跟我们发送的字符串长度一样。虽然事实上在这种小数据的传输中很难遇到以上所描述的那种情况，但是在网络程序的设计中，应该坚持这样一个基本假设：你永远不知道远程的主机会出什么状况，所以永远以最坏的可能性来设计程序。
最后是主程序。主程序在标准输入中阻塞等待用于echo的信息，为了避免无限循环，我们也设计一个可以关闭服务器端的命令/exit。这样，输入/exit或者服务器断开都可以导致客户端终止。

#include "SockClass.hpp"
#include "AppSock.hpp"

int main(int argc, char* argv[])
{
    unsigned short server_port = 5000;
    if (argc == 3 && atoi(argv[2]) > 0) {
        server_port = atoi(argv[2]);
    }
    
    WinsockAPI winsockInfo;
    winsockInfo.showVersion();

    TCPEchoClient echo_client(argv[1], server_port);
    std::string msg;
    bool go_on = true;
    while (msg != "/exit" && go_on == true) {
        std::cout << "Echo: ";
        std::getline(std::cin, msg);
        go_on = echo_client.doEcho(msg);
    }

    return 0;
}

本节源代码下载：
linux:
http://www.163pan.com/files/c0x000g0x.html
win32:
http://www.163pan.com/files/c0x000g0y.html