Windows下VScode实现简单回声服务的方法

时间:2022-06-16 03:46:37

1. 相关知识

1.1 什么是回声服务

回声服务端可以将客户端传来的信息,再原封不动地发送给客户端,因而得名 epoch 服务。服务端 server 和 客户端 client 基于 TCP 进行通信。

1.2 服务端、客户端如何交互

下图给出了基于 TCP 的服务器端和客户端的交互过程。
首先服务端创建 socket 套接字,之后调用 bind 函数分配服务端 socket 地址,调用 listen 函数使服务端进入监听状态,同时维护一个半连接队列。服务端之后会调用 accept 函数,进入阻塞状态。accept 函数会从全连接的队列中取出一个连接进行处理。TCP 连接建立完成之后,服务端和客户端即可通过 send 和 recv 发送和接收数据。
注意:服务端调用 listen 函数进入等待连接状态后,客户端才能调用 connect 函数发起连接请求。

Windows下VScode实现简单回声服务的方法

服务端和客户端交互就是一种通信过程,它们基于 TCP 实现 socket 通信。TCP 协议中有三次握手、四次挥手的协议内容,如下图所示。

Windows下VScode实现简单回声服务的方法

服务端和客户端通过三次握手建立连接,四次挥手断开连接。
具体到socket编程实现,则是通过 listen 和 connect 函数实现 TCP 连接的建立,通过 close 函数关闭 socket 套接字,实现TCP连接的断开。

 

2. socket 编程

下面分别介绍客户端和服务端的常用函数和具体实现过程。

2.1 服务端

服务端的实现过程如下图所示。

Windows下VScode实现简单回声服务的方法

下面给出实现基于TCP的服务端的常用函数。

1.首先需要对 Winsock 套接字库进行初始化,调用 WSAStartup 函数。
下面给出 WSAStartup 函数调用的基本格式,一般只需调用即可,无需了解参数含义。

#include <winsock2.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
	WSADATA wsaData;
	if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData)!=0)
	ErrorHandling("WSAStartup() error!"); 
	return 0;
}

成功时返回 0 ,失败返回非零的错误代码值

2.创建 socket 套接字

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

成功时返回套接字句柄,失败返回 INVALID_SOCKET

3.调用 bind 函数,为套接字分配 IP 地址和端口号

int bind(SOCKET s, const struct sockaddr * name, int namelen);

成功时返回 0,失败返回 SOCKET_ERROR

4.调用 listen 函数,监听客户端连接

int listen(SOCKET s, int backlog);

成功时返回 0 ,失败返回 SOCKET_ERROR

5.调用 accept 函数,允许客户端连接

SOCKET accept(SOCKET s, struct sockaddr * addr, int * addrlen);

成功时返回套接字句柄,失败返回 INVALID_SOCKET

6.调用 send 函数, 给连接的客户端发送数据

int send(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags):

成功时返回传输字节数,失败返回 SOCKET_ERROR

7.调用 recv 函数,接收连接的客户端发来的数据

int recv(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags);

成功时返回接收字节数,失败返回 SOCKET_ERROR

8.调用 close 函数,关闭套接字。

int closesocket(SOCKET s);

成功时返回 0 ,失败时返回 SOCKET_ERROR

9.注销 Winsock 相关库

int WSACleanup(void);

成功时返回 0 ,失败时返回 SOCKET_ERROR

2.2 客户端

客户端的实现过程如下图所示。

Windows下VScode实现简单回声服务的方法

下面给出实现基于TCP的客户端的常用函数。

1.创建 socket 套接字

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

成功时返回套接字句柄,失败返回 INVALID_SOCKET

2.调用connect函数,发起连接请求

int connect(SOCKET s, const struct sockaddr * name, int namelen);

成功时返回 0,失败返回 SOCKET_ERROR

3.调用 send 函数, 给连接的服务端发送数据

int send(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags):

成功时返回传输字节数,失败返回 SOCKET_ERROR

4.调用 recv 函数,接收连接的服务端发来的数据

int recv(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags);

成功时返回接收字节数,失败返回 SOCKET_ERROR

5.调用 close 函数,断开连接。

int closesocket(SOCKET s);

成功时返回 0 ,失败时返回 SOCKET_ERROR

 

3. demo展示

3.1 服务端源代码

回声服务端的C++代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#define BUF_SIZE 1024

void ErrorHandling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET hServSock, hClntSock;
char message[BUF_SIZE];
int strLen, i;

SOCKADDR_IN servAdr, clntAdr;
int clntAdrSize;

if (argc != 2)
{
  printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
  exit(1);
}

if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
  ErrorHandling("WSAStartup() error!");

hServSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (hServSock == INVALID_SOCKET)
  ErrorHandling("socket() error");

memset(&servAdr, 0, sizeof(servAdr));
servAdr.sin_family = AF_INET;
/*servAdr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);*/
servAdr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
servAdr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

if (bind(hServSock, (SOCKADDR *)&servAdr, sizeof(servAdr)) == SOCKET_ERROR)
  ErrorHandling("bind() error");

if (listen(hServSock, 5) == SOCKET_ERROR)
  ErrorHandling("listen() error");

clntAdrSize = sizeof(clntAdr);

for (i = 0; i < 5; i++)
{
  hClntSock = accept(hServSock, (SOCKADDR *)&clntAdr, &clntAdrSize);
  if (hClntSock == -1)
    ErrorHandling("accept() error");
  else
    printf("Connected client %d \n", i + 1);

  while ((strLen = recv(hClntSock, message, BUF_SIZE, 0)) != 0)
    send(hClntSock, message, strLen, 0);

  closesocket(hClntSock);
}

closesocket(hServSock);
printf("game over");
WSACleanup();
return 0;
}

void ErrorHandling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}

注意:运行服务端代码时,须加入命令行参数(端口号)。如代码所示, IP 地址已经绑定 127.0.0.1。配置 tasks.json 如下所示。

{
"version": "2.0.0",
"tasks": [
  {
    "type": "shell",
    "label": "C/C++: g++.exe build active file",
    "command": "E:\\mingw64\\bin\\g++.exe",
    "args": [
      "-g",
      "${file}",
      "-lws2_32",
      "-o",
      "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe"
    ],
    "options": {
      "cwd": "${workspaceFolder}"
    },
    "problemMatcher": ["$gcc"],
    "group": {
      "kind": "build",
      "isDefault": true
    }
  }
]
}

配置信息 launch.json 如下 。

{
// Use IntelliSense to learn about possible attributes.
// Hover to view descriptions of existing attributes.
// For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
"version": "0.2.0",
"configurations": [
  {
    "name": "(gdb) 启动",
    "type": "cppdbg",
    "request": "launch",
    "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}.exe",
    "args": ["9190"],
    "stopAtEntry": false,
    "cwd": "${workspaceFolder}",
    "environment": [],
    "externalConsole": false,
    "MIMode": "gdb",
    "miDebuggerPath": "E:\\mingw64\\bin\\gdb.exe",
    "setupCommands": [
      {
        "description": "为 gdb 启用整齐打印",
        "text": "-enable-pretty-printing",
        "ignoreFailures": true
      }
    ]
  }
]
}

3.2 客户端源代码

回声客户端的C++代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <winsock2.h>

#define BUF_SIZE 1024

void ErrorHandling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET hSocket;
char message[BUF_SIZE];
int strLen;
SOCKADDR_IN servAdr;

if (argc != 3)
{
  printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
  exit(1);
}

if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
  ErrorHandling("WSAStartup() error!");

hSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (hSocket == INVALID_SOCKET)
  ErrorHandling("socket() error");
printf("%s\n", argv[0]);
printf("%s\n", argv[1]);
printf("%s\n", argv[2]);
memset(&servAdr, 0, sizeof(servAdr));
servAdr.sin_family = AF_INET;
servAdr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
servAdr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
if (connect(hSocket, (SOCKADDR *)&servAdr, sizeof(servAdr)) == SOCKET_ERROR)
  ErrorHandling("connect() error!");
else
  puts("Connected...........");

while (1)
{
  fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
  fgets(message, BUF_SIZE, stdin);

  if (!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n"))
    break;

  send(hSocket, message, strlen(message), 0);
  strLen = recv(hSocket, message, BUF_SIZE - 1, 0);
  printf("Message from server: %s", message);
}

closesocket(hSocket);
WSACleanup();
return 0;
}

void ErrorHandling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}

同样,客户端也需要加入命令行参数 127.0.0.1 9190运行。可以通过修改配置文件生成客户端。
也可以通过cmd或者终端生成客户端。cmd 方式如下:
首先通过 g++ 编译器对 client.cpp 文件进行编译生成 .exe 文件。
之后在终端中,输入 client.exe 127.0.0.1 9190 即可创建客户端。

3.3 运行结果

服务端可以服务 5 个客户端,即 accept 队列长度为 5。
客户端的运行结果如下,前5个客户端均与服务端连接成功,可以收到“回声”。第6次连接时,由于服务端断开连接,所以产生连接错误。

Windows下VScode实现简单回声服务的方法
Windows下VScode实现简单回声服务的方法

服务端的运行结果如下图所示。服务端可以连接5个客户端,之后服务端将断开连接。并显示 “game over”。

Windows下VScode实现简单回声服务的方法

 

参考链接

深入理解TCP协议与UDP协议的原理及区别

VScode官方文档

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原文链接:https://blog.csdn.net/qq_39220334/article/details/119614698