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C++网络编程
 
火龙果软件    发布于 2013-9-3,作者 nanjian011
 

学习C++已经有一段时间了,一直都是学习基础的东西,每次写的代码都比较少,没有明确的学习目标,基础还是基础,漫无边际的,基本上都是做一道或者几道算法题,连一个小小的实战都没有,也不知道自己学得怎么样了,现在终于有一个小小的实战了《C++ 一个网络编程实例》。由于自己一直在做C#,只能业余时间学习C++,都说C++ 是那么的难,暂时还没有感觉到有多难,毕竟写代码也有两年多了。我要学习多久才能进一家做C++研发的公司呢?

相信在不远处有一家C++研发公司在等着我。

这只是一个小小的实例,包括Socket编程、多线程、文件操作。

简单介绍:他实现了点对点聊天,一个服务器,一个客户端,主线程用来发送数据,启动一个子线程用来接收数据,服务器记录聊天内容。他只是用上了上面所说的三个技术,如果你对上面三个技术不是很熟,或许对你有点帮助,如果你很熟,既然来了希望你能指导一下我,如果你是高手希望你能指导一下我的编码问题。我太渴望写出高效简洁的代码。

废话就少说了,程序里处处都是注释,你可以选择看看我的代码,或是选择直接运行看看,《源码下载》。

服务器代码:

// Server.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <iostream>
#include "FileLog.h"
#include "time.h"
usingnamespace std;
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

//多线程调用的方法只有一个指针型的参数,有时候需要多个参数,所以定义一个结构,参数作为结构的字段
typedef struct _receiveStruct
{
SOCKET *Socket;
FileLog *fileLog;
_receiveStruct(SOCKET *_socket,FileLog *_fileLog):Socket(_socket),fileLog(_fileLog){}
} ReceiveStruct;

//获取今天日期的字符串
string GetDate(constchar*format)
{
time_t tm;
struct tm *now;
char timebuf[20];
time(&tm);
now=localtime(&tm);
strftime(timebuf,sizeof(timebuf)/sizeof(char),format,now);
returnstring(timebuf);
}

//接收数据线程
void receive(PVOID param)
{
ReceiveStruct* receiveStruct=(ReceiveStruct*)param;
char buf[2048];
int bytes;
while(1)
{
//接收数据
if((bytes=recv(*receiveStruct->Socket,buf,sizeof(buf),0))==SOCKET_ERROR){
cout<<"接收数据失败!\n";
_endthread();//终止当前线程
}
buf[bytes]='\0';
cout<<"客户端说:"<<buf<<endl;
receiveStruct->fileLog->Write("客户端 ").WriteLine(GetDate("%Y-%m-%d %H:%M:%S").c_str()).WriteLine(buf);//记录聊天内容
}
}


//获取本机IP
in_addr getHostName(void)
{
char host_name[255];
//获取本地主机名称
if (gethostname(host_name, sizeof(host_name)) == SOCKET_ERROR) {
cout<<"Error %d when getting local host name."<<WSAGetLastError();
Sleep(3000);
exit(-1);
}

//从主机名数据库中得到对应的“IP”
struct hostent *phe = gethostbyname(host_name);
if (phe ==0) {
cout<<"Yow! Bad host lookup.";
Sleep(3000);
exit(-1);
}

struct in_addr addr;
memcpy(&addr, phe->h_addr_list[0], sizeof(struct in_addr));
return addr;
}


//启动服务器
SOCKET StartServer(void)
{
//创建套接字
SOCKET serverSocket;
if((serverSocket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))==INVALID_SOCKET){
cout<<"创建套接字失败!";
Sleep(3000);
exit(-1);
}
short port=1986;
struct sockaddr_in serverAddress;
//初始化指定的内存区域
memset(&serverAddress,0,sizeof(sockaddr_in));
serverAddress.sin_family=AF_INET;
serverAddress.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
serverAddress.sin_port = htons(port);

//绑定
if(bind(serverSocket,(sockaddr*)&serverAddress,sizeof(serverAddress))==SOCKET_ERROR){
cout<<"套接字绑定到端口失败!端口:"<<port;
Sleep(3000);
exit(-1);
}

//进入侦听状态
if(listen(serverSocket,SOMAXCONN)==SOCKET_ERROR){
cout<<"侦听失败!";
Sleep(3000);
exit(-1);
}

//获取服务器IP
struct in_addr addr = getHostName();
cout<<"Server "<<inet_ntoa(addr)<<" : "<<port<<" is listening......"<<endl;
return serverSocket;
}


//接收客户端连接
SOCKET ReceiveConnect(SOCKET &serverSocket)
{
SOCKET clientSocket;//用来和客户端通信的套接字
struct sockaddr_in clientAddress;//用来和客户端通信的套接字地址
memset(&clientAddress,0,sizeof(clientAddress));//初始化存放客户端信息的内存
int addrlen =sizeof(clientAddress);

//接受连接
if((clientSocket=accept(serverSocket,(sockaddr*)&clientAddress,&addrlen))==INVALID_SOCKET){
cout<<"接受客户端连接失败!";
Sleep(3000);
exit(-1);
}
cout<<"Accept connection from "<<inet_ntoa(clientAddress.sin_addr)<<endl;
return clientSocket;
}


//发送数据
void SendMsg(SOCKET &clientSocket,FileLog &fileLog)
{
char buf[2048];
while(1){
cout<<"服务器说:";
gets_s(buf);
if(send(clientSocket,buf,strlen(buf),0)==SOCKET_ERROR){
cout<<"发送数据失败!"<<endl;
Sleep(3000);
exit(-1);
}
fileLog.Write("服务器 ").WriteLine(GetDate("%Y-%m-%d %H:%M:%S").c_str()).WriteLine(buf);//记录聊天内容
}
}

int main(int argc, char* argv[]){
WSADATA wsa;//WSADATA结构被用来保存函数WSAStartup返回的Windows Sockets初始化信息

//MAKEWORD(a,b)是将两个byte型合并成一个word型,一个在高8位(b),一个在低8位(a)
if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsa)!=0){
cout<<"套接字初始化失败!";
Sleep(3000);
exit(-1);
}

SOCKET serverSocket=StartServer();//启动服务器
SOCKET clientSocket=ReceiveConnect(serverSocket);//接收客服端的链接

FileLog fileLog;
fileLog.Open(GetDate("%Y%m%d").append(".log").c_str());//打开记录聊天内容文件

ReceiveStruct receiveStruct(&clientSocket,&fileLog);
_beginthread(receive,0,&receiveStruct);//启动一个接收数据的线程

SendMsg(clientSocket,fileLog);//发送数据

fileLog.Close();//关闭文件
closesocket(clientSocket);//关闭客户端套接字(马上发送FIN信号,所有没有接收到或是发送完成的数据都会丢失)
closesocket(serverSocket);//关闭服务器套接字

//清理套接字占用的资源
WSACleanup();
return0;
}

 客户端代码:

// Client.cpp  
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <iostream>
usingnamespace std;
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

//接收数据
void Receive(PVOID param)
{
char buf[2096];
while(1)
{
SOCKET* sock=(SOCKET*)param;
int bytes;
if((bytes=recv(*sock,buf,sizeof(buf),0))==SOCKET_ERROR){
printf("接收数据失败!\n");
exit(-1);
}
buf[bytes]='\0';
cout<<"服务器说:"<<buf<<endl;
}
}

//获取服务器IP
unsigned long GetServerIP(void)
{
//把字符串的IP地址转化为u_long
char ipStr[20];
//用第二个参数填充第一个参数所指的内存,填充的长度为第三个参数的大小
memset(ipStr,0,sizeof(ipStr));
cout<<"请输入你要链接的服务器IP:";
cin>>ipStr;
unsigned long ip;
if((ip=inet_addr(ipStr))==INADDR_NONE){
cout<<"不合法的IP地址:";
Sleep(3000);
exit(-1);
}
return ip;
}

//链接服务器
void Connect(SOCKET &sock)
{
unsigned long ip=GetServerIP();
//把端口号转化成整数
short port=1986;
cout<<"Connecting to "<<inet_ntoa(*(in_addr*)&ip)<<" : "<<port<<endl;
struct sockaddr_in serverAddress;
memset(&serverAddress,0,sizeof(sockaddr_in));
serverAddress.sin_family=AF_INET;
serverAddress.sin_addr.S_un.S_addr= ip;
serverAddress.sin_port = htons(port);
//建立和服务器的连接
if(connect(sock,(sockaddr*)&serverAddress,sizeof(serverAddress))==SOCKET_ERROR){
cout<<"建立连接失败:"<<WSAGetLastError();
Sleep(3000);
exit(-1);
}
}

//发送数据
void SendMsg(SOCKET &sock)
{
char buf[2048];
while(1){

//从控制台读取一行数据
gets_s(buf);
cout<<"我说:";
//发送给服务器
if(send(sock,buf,strlen(buf),0)==SOCKET_ERROR){
cout<<"发送数据失败!";
exit(-1);
}
}
}

int main(int argc, char* argv[]){
WSADATA wsa;
//初始化套接字DLL
if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsa)!=0){
cout<<"套接字初始化失败!";
Sleep(3000);
exit(-1);
}

//创建套接字
SOCKET sock;
if((sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))==INVALID_SOCKET){
cout<<"创建套接字失败!";
exit(-1);
}

Connect(sock);//链接服务器

_beginthread(Receive,0,&sock);//启动接收数据线程
SendMsg(sock);//发送数据

//清理套接字占用的资源
WSACleanup();
return0;
}

文件操作代码(FileLog.h):

#include "iostream"
#include "string.h"
#include <windows.h>
usingnamespace std;

class FileLog
{
private:
CRITICAL_SECTION cs;
HANDLE fileHandle;
void Lock()
{
EnterCriticalSection(&cs);// 进入临界区
}

void UnLock()
{
LeaveCriticalSection(&cs);//离开临界区
}

public:
FileLog()
{
InitializeCriticalSection(&cs);//初始化临界区
fileHandle=INVALID_HANDLE_VALUE;//先初始化为错误的句柄
}

~FileLog()
{
if(fileHandle!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
//CloseHandle的功能是关闭一个打开的对象句柄,该对象句柄可以是线程句柄,也可以是进程、信号量等其他内核对象的句柄
CloseHandle(fileHandle);
}
DeleteCriticalSection(&cs);//删除临界区
}

BOOL Open(constchar*fileName);//打开文件
FileLog& Write(constchar*content);//向文件中写入内容
FileLog& WriteLine(constchar*content);//向文件中写入内容
BOOL Read(char*buf,int size);//读文件内容
BOOL Close();//关闭文件
};

文件操作代码(FileLog.app):

#include "stdafx.h"
#include "FileLog.h"
//打开文件
BOOL FileLog::Open(constchar*fileName)
{
if(fileHandle==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
fileHandle=CreateFile(fileName,GENERIC_WRITE|GENERIC_READ,FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,NULL,
OPEN_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);
if(fileHandle!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
SetFilePointer(fileHandle,0,NULL,FILE_END);
return TRUE;
}
}
return FALSE;
}

//写文件 返回当前对象的引用,实现连接操作
FileLog& FileLog::Write(constchar*content)
{
Lock();
if(fileHandle!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
DWORD dwSize=0;
WriteFile(fileHandle,content,strlen(content),&dwSize,NULL);//写
}
//开始的时候少写了这句,由于加的锁没有释放,一个线程占用之后,导致其他线程只能一直等待,好久都没有找到原因。
UnLock();
return*this;
}

//写入一行
FileLog& FileLog::WriteLine(constchar*content)
{
Lock();
if(fileHandle!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
DWORD dwSize=0;
WriteFile(fileHandle,content,strlen(content),&dwSize,NULL);//写
}
UnLock();
return FileLog::Write("\r\n");
}

//读文件内容
BOOL FileLog::Read(char*buf,int size)
{
BOOL isOK=FALSE;
Lock();
if(fileHandle!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
DWORD dwSize=0;
isOK=ReadFile(fileHandle,buf,size,&dwSize,NULL);//读
}
return isOK;
}

//关闭文件
BOOL FileLog::Close()
{
BOOL isOK=FALSE;
Lock();
if(fileHandle!=INVALID_HANDLE_VALUE)
{
isOK=CloseHandle(fileHandle);
fileHandle=INVALID_HANDLE_VALUE;
}
UnLock();
return isOK;
}

这是一个基于windows的,用C++编写的客户端服务器程序,适合初学者,高手误入.源码必共享

思路是这样的.启动服务器,服务器启动后会创建一个子线程,用于向客户端发送信息.用一个死循环用于接收客户端的请求,客户端请求成功后,会将客户端的连接保存到一个集合中,下面会详细介绍这个保存客户端连接的类.客户端连接成功后,服务器会创建一个子线程用于接收客户端的信息,客户端同样也会创建一个子线程接收服务器的信息.这样客户端和服务器就能进行通讯,如果有哪一方退出,另一方对应的接收数据的线程就会自动终止.

退出一个客户端后,服务器对应的接收数据的线程自动终止.如下图:

服务器保存客户端连接的集合中会删除对应的客户端连接,由于这个删除操作是在子线程中发生的,也就是说会有多个线程操作这个集合,那么针对这个集合的操作必须是线程安全的.保证线程安全的方法又很多,我的这篇博客《多线程编程--5种方法实现线程同步》介绍了5中方法实现线程同步,我这里用的是关键段,还有一点值得说明的是,保存客户端连接的集合肯定只能有一份,我用一个类封装了这个集合,这个类中的每个方法都是线程安全的,且只能有一个实例,这里用了比较暴力的方法,将相关的方法设为private,提供一个public的方法返回这个对象的一个静态实例,唯一的一个实例。

保存客户端连接的类如下:

//ClientList.h 存放客户端的请求,只能有一个实例
#ifndef _CLIENTLIST_H_
#define _CLIENTLIST_H_
#include <vector>
#include "CSocket.h"
#include <assert.h>
class CSocket;
class ClientList
{
public :
typedef vector<CSocket*>::iterator Iter;

void Add(CSocket* socket);

int Count() const;

CSocket* operator[](size_t index);

void Remove(CSocket* socket);

Iter Find(CSocket* socket);

void Clear();

static ClientList* GetInstance()
{
static ClientList instance;
return &instance;
}

~ClientList();
private:
static CRITICAL_SECTION g_cs;
static vector<CSocket*> _list;
ClientList();
ClientList(const ClientList&);
ClientList& operator=(const ClientList&);
};

#endif


#include "ClientList.h"
typedef vector<CSocket*>::iterator Iter;

ClientList::ClientList()
{
InitializeCriticalSection(&g_cs);//初始化g_cs的成员
}

ClientList::~ClientList()
{
DeleteCriticalSection(&g_cs);//删除关键段
}

void ClientList::Add(CSocket* socket)
{
if(socket!=NULL)
{
EnterCriticalSection(&g_cs);//进入关键段
_list.push_back(socket);
LeaveCriticalSection(&g_cs);//退出关键段
}
}

int ClientList::Count() const
{
return _list.size();
}

CSocket* ClientList::operator[](size_t index)
{
assert(index>=0 && index<_list.size());
return _list[index];
}

void ClientList::Remove(CSocket* socket)
{
Iter iter=Find(socket);
EnterCriticalSection(&g_cs);//进入关键段
if(iter!=_list.end())
{
delete *iter;
_list.erase(iter);
}
LeaveCriticalSection(&g_cs);//退出关键段
}

Iter ClientList::Find(CSocket* socket)
{
EnterCriticalSection(&g_cs);//进入关键段
Iter iter=_list.begin();
while(iter!=_list.end())
{
if(*iter==socket)
{
return iter;
}
iter++;
}
LeaveCriticalSection(&g_cs);//退出关键段
return iter;
}

void ClientList::Clear()
{
EnterCriticalSection(&g_cs);//进入关键段
for(int i=_list.size()-1;i>=0;i--)
{
delete _list[i];
}
_list.clear();
LeaveCriticalSection(&g_cs);//退出关键段
}

CRITICAL_SECTION ClientList::g_cs;
vector<CSocket*> ClientList::_list ;

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