Socket套接字类编译测试

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类设计

类实现

测试

测试服务器

测试客户端

测试结果

这一节相当于整合了之前的一些东西，重新过了一遍，这个就显得相对之前的版本更加完善一点

类设计

// 套接字类
#define MAX_LISTEN 1024
class Socket
{private:int _sockfd;public:Socket();Socket(int fd);~Socket();// 创建套接字bool Create();// 绑定地址信息bool Bind(const std::string &ip, uint64_t port);// 开始监听bool Listen(int backlog = MAX_LISTEN);// 向服务器发起连接bool Connect(const std::string &ip, uint64_t port);// 获取新连接int Accept();// 接收数据ssize_t Recv(void* buf, size_t len, int flag = 0);  // 0 阻塞// 发送数据ssize_t Send(void* buf, size_t len, int flag = 0);// 关闭套接字void Close();// 创建一个服务器连接bool CreateServer(uint64_t port, const std::string &ip = "0.0.0.0"); // 接收全部// 创建一个客户端连接bool CreateClient(uint64_t port, const std::string &ip);// 设置套接字选项 -- 开启地址端口重用void ReuseAddress();// 设置套接字阻塞属性 -- 设置为非阻塞void NonBlock();
};

类实现

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdint>
#include <cassert>
#include <string>
#include <cstring>
#include <ctime>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>#define INF 0
#define DBG 1
#define ERR 2
#define LOG_LEVEL DBG#define LOG(level, format, ...)                                                             \do                                                                                      \{                                                                                       \if (level < LOG_LEVEL)                                                              \break;                                                                          \time_t t = time(nullptr);                                                           \struct tm *ltm = localtime(&t);                                                     \char tmp[32] = {0};                                                                 \strftime(tmp, 31, "%H:%M:%S", ltm);                                                 \fprintf(stdout, "[%s %s:%d] " format "\n", tmp, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__); \} while (0)#define INF_LOG(format, ...) LOG(INF, format, ##__VA_ARGS__)
#define DBG_LOG(format, ...) LOG(DBG, format, ##__VA_ARGS__)
#define ERR_LOG(format, ...) LOG(ERR, format, ##__VA_ARGS__)// 缓冲区类
#define BUFFER_DEFAULT_SIZE 1024 // Buffer 默认起始大小
class Buffer
{
private:std::vector<char> _buffer; // 使用vector进行内存空间管理uint64_t _reader_idx;      // 读偏移uint64_t _writer_idx;      // 写偏移
public:Buffer() : _reader_idx(0), _writer_idx(0), _buffer(BUFFER_DEFAULT_SIZE) {}char *Begin() { return &*_buffer.begin(); }// 获取当前写入起始地址char *WirtePosition() { return Begin() + _writer_idx; }// 获取当前读取起始地址char *ReadPosition() { return Begin() + _reader_idx; }// 获取缓冲区末尾空闲空间大小--写偏移之后的空闲空间, 总体空间大小减去写偏移uint64_t TailIdleSize() { return _buffer.size() - _writer_idx; }// 获取缓冲区起始空闲空间大小--读偏移之前的空闲空间uint64_t HeadIdleSize() { return _reader_idx; }// 获取可读数据大小 = 写偏移 - 读偏移uint16_t ReadAbleSize() { return _writer_idx - _reader_idx; };// 将读偏移向后移动void MoveReadOffset(uint64_t len){// 向后移动的大小, 必须小于可读数据大小assert(len <= ReadAbleSize());_reader_idx += len;}// 将写偏移向后移动void MoveWriteOffset(uint64_t len){// 向后移动的大小,必须小于当前后边的空闲空间大小assert(len <= TailIdleSize());_writer_idx += len;}// 确保可写空间足够(整体空闲空间够了就移动数据,否则就扩容)void EnsureWriteSpace(uint64_t len){// 如果末尾空闲空间大小足够,直接返回if (len <= TailIdleSize()){return;}// 末尾空闲空间不够,则判断加上起始位置的空闲空间大小是否足够,够了就将数据移动到起始位置if (len <= TailIdleSize() + HeadIdleSize()){// 将数据移动到起始位置uint64_t rsz = ReadAbleSize();                            // 把当前数据大小先保存起来std::copy(ReadPosition(), ReadPosition() + rsz, Begin()); // 把可读数据拷贝到起始位置_reader_idx = 0;                                          // 将读偏移归0_writer_idx = rsz;                                        // 将写位置置为可读数据大小, 因为当前的可读数据大小就是写偏移量}else{// 总体空间不够,则需要扩容,不移动数据,直接给写偏移之后扩容足够空间即可_buffer.resize(_writer_idx + len);}}// 写入数据void Write(const void *data, uint64_t len){// 1.保证有足够空间， 2.拷贝数据进去EnsureWriteSpace(len);const char *d = (const char *)data;std::copy(d, d + len, WirtePosition());}void WirteAndPush(const void *data, uint64_t len){Write(data, len);MoveWriteOffset(len);}void WriteString(const std::string &data){return Write(data.c_str(), data.size());}void WriteStringAndPush(const std::string &data){WriteString(data);MoveWriteOffset(data.size());}void WriteBuffer(Buffer &data){return Write(data.ReadPosition(), data.ReadAbleSize());}void WirteBufferAndPush(Buffer &data){WriteBuffer(data);MoveWriteOffset(data.ReadAbleSize());}// 读取数据void Read(void *buf, uint64_t len){// 要求获取的数据大小必须小于可读数据大小assert(len <= ReadAbleSize());std::copy(ReadPosition(), ReadPosition() + len, (char *)buf);}void ReadAndPop(void *buf, uint64_t len){Read(buf, len);MoveReadOffset(len);}std::string ReadAsString(uint64_t len){// 要求获取的数据大小必须小于可读数据大小assert(len <= ReadAbleSize());std::string str;str.resize(len);Read(&str[0], len); // 这里不直接用str.c_str()的原因是，这个的返回值是const类型return str;}std::string ReadAsStringAndPop(uint64_t len){assert(len <= ReadAbleSize());std::string str = ReadAsString(len);MoveReadOffset(len);return str;}char *FindCRLF(){char *res = (char *)memchr(ReadPosition(), '\n', ReadAbleSize());return res;}// 这种情况针对的是,通常获取一行数据std::string GetLine(){char *pos = FindCRLF();if (pos == nullptr)return "";// +1 是为了把换行字符也取出来return ReadAsString(pos - ReadPosition() + 1);}std::string GetLineAndPop(){std::string str = GetLine();MoveReadOffset(str.size());return str;}// 清空缓冲区void Clear(){// 只需要将偏移量归0即可_reader_idx = 0;_writer_idx = 0;}
};// 套接字类
#define MAX_LISTEN 1024
class Socket
{
private:int _sockfd;public:Socket() : _sockfd(-1) {}Socket(int fd) : _sockfd(fd) {}~Socket() { Close(); };// 创建套接字bool Create(){// int socket(int domain, int type, int protocol)_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if (_sockfd < 0){ERR_LOG("CREATE SOCKET FAILED!");return false;}return true;}// 绑定地址信息bool Bind(const std::string &ip, uint64_t port){struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(port);addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);// int bind(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t len)int ret = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&addr, len);if (ret < 0){ERR_LOG("BIND ADDRESS FAILED!");return false;}return true;}// 开始监听bool Listen(int backlog = MAX_LISTEN){// int listen(int backlog)int ret = listen(_sockfd, backlog);if (ret < 0){ERR_LOG("SOCKET LISTEN FAILED!");return false;}return true;}// 向服务器发起连接bool Connect(const std::string &ip, uint64_t port){struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(port);addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);// int connect(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t len)int ret = connect(_sockfd, (struct sockaddr *)&addr, len);if (ret < 0){ERR_LOG("CONNECT SERVER FAILED!");return false;}return true;}// 获取新连接int Accept(){// int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *len);int newfd = accept(_sockfd, nullptr, nullptr);if (newfd < 0){ERR_LOG("SOCKET ACCEPT FAILED!");return -1;}return newfd;}// 接收数据ssize_t Recv(void *buf, size_t len, int flag = 0) // 0 阻塞{// ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flag)ssize_t ret = recv(_sockfd, buf, len, flag);if (ret <= 0){// EAGAIN 当前的接收缓冲区中没用数据了,在非阻塞的情况下才有这个错误// EINTR 表示当前socket的阻塞等待,被信号打断了if (errno == EAGAIN || errno == EINTR){return 0; // 表示这次没用接收到数据}ERR_LOG("SOCKET RECV FAILED!");return -1;}return ret; // 实际接收的数据长度}ssize_t NonBlockRecv(void *buf, size_t len){return Recv(buf, len, MSG_DONTWAIT); // MSG_DONTWAIT 表示当前接收为非阻塞}// 发送数据ssize_t Send(const void *buf, size_t len, int flag = 0){// ssize_t send(int sockfd, void *data, size_t len, int flag)ssize_t ret = send(_sockfd, buf, len, flag);if (ret < 0){ERR_LOG("SOCKET SEND FAILED!");return -1;}return ret; // 实际发送的数据长度}ssize_t NonBlockSend(void *buf, size_t len){return Send(buf, len, MSG_DONTWAIT); // MSG_DONTWAIT 表示当前接收为非阻塞}// 关闭套接字void Close(){if (_sockfd != -1){close(_sockfd);_sockfd = -1;}}// 创建一个服务器连接bool CreateServer(uint64_t port, const std::string &ip = "0.0.0.0", bool block_flag = false) // 接收全部{// 1.创建套接字 2.绑定地址 3.开始监听 4.设置非阻塞 5.启动地址重用if (Create() == false)return false;if (block_flag) // 默认阻塞NonBlock();if (Bind(ip, port) == false)return false;if (Listen() == false)return false;ReuseAddress();return true;}// 创建一个客户端连接bool CreateClient(uint64_t port, const std::string &ip){// 1.创建套接字 2.指向连接服务器if (Create() == false)return false;if (Connect(ip, port) == false)return false;return true;}// 设置套接字选项 -- 开启地址端口重用void ReuseAddress(){// int setsockopt(int fd, int level, int optname, void *val, int vallen)int val = 1;setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&val, sizeof(int)); // 地址val = 1;setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *)&val, sizeof(int)); // 端口号}// 设置套接字阻塞属性 -- 设置为非阻塞void NonBlock(){// int fcntl(int fd, int cmd, .../*arg*/)int flag = fcntl(_sockfd, F_GETFD, 0);fcntl(_sockfd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);}
};

测试

注意头文件的包含，我这里是直接使用相对位置，所以这里的头文件包含是这个样子的

测试服务器

#include "../source/server.hpp"int main()
{Socket lst_sock;bool ret = lst_sock.CreateServer(8500);while (1){int newfd = lst_sock.Accept();if(newfd < 0){continue;}Socket cli_sock(newfd);char buf[1024] = {0};int ret = cli_sock.Recv(buf, 1024);if(ret < 0){cli_sock.Close();continue;}cli_sock.Send(buf, ret);cli_sock.Close();}lst_sock.Close();return 0;
}

测试客户端

#include "../source/server.hpp"int main()
{Socket cli_sock;cli_sock.CreateClient(8500, "127.0.0.1");std::string str = "hello qingfengyuge!";cli_sock.Send(str.c_str(), str.size());char buf[1024] = {0};cli_sock.Recv(buf, 1023);DBG_LOG("%s", buf);return 0;
}

测试结果

符合预期

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