手把手写c++服务器(29)：手撕echo回射服务器代码(代码片段)

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前言：上一讲《手把手写C++服务器(28)：手撕CGI通用网关接口服务器代码》讲解了如何利用复制文件描述符dup重定位标准输出，写一个简单的CGI通用网关服务器。今天我们主要利用splice来实现一个简单的echo回射服务器。

目录

预备知识1：什么是echo回射服务器？

预备知识2：socket请求和响应一般框架

响应框架：

请求框架：

预备知识3：两个文件描述符之间零拷贝移动数据：splice()

参数详解

函数返回

现在正式开始吧！

源代码

编译运行

参考

预备知识1：什么是echo回射服务器？

简单来说，就是客户端发送一段数据给服务器，服务器再将这段数据原封不动的发送给客户端。

预备知识2：socket请求和响应一般框架

这个在前面文章复习过很多遍了，可以自行查看~

 前文《手把手写C++服务器(24)：socket响应一般框架、TCP修改缓冲区、内核监听listen最大长度》说过，大部分的代码都大同小异，如果有知识点不太熟欢迎跳转到24讲。

响应框架：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
/* 创建监听socket文件描述符 */
int listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* 创建监听socket的TCP/IP的IPV4 socket地址 */
struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  /* INADDR_ANY：将套接字绑定到所有可用的接口 */
address.sin_port = htons(port);

int flag = 1;
/* SO_REUSEADDR 允许端口被重复使用 */
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag));
/* 绑定socket和它的地址 */
ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));  
/* 创建监听队列以存放待处理的客户连接，在这些客户连接被accept()之前 */
ret = listen(listenfd, 5);

请求框架：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

int main()
    //创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //向服务器（特定的IP和端口）发起请求
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
   
    //读取服务器传回的数据
    char buffer[40];
    read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
   
    printf("Message form server: %s\\n", buffer);
   
    //关闭套接字
    close(sock);

    return 0;

预备知识3：两个文件描述符之间零拷贝移动数据：splice()

splice用于在两个文件描述符之间移动数据， 也是零拷贝。

#include <fcntl.h>
ssize_t splice(int fd_in, loff_t *off_in, int fd_out, loff_t *off_out, size_t len, unsigned int flags);

参数详解

fd_in：待输入描述符。如果它是一个管道文件描述符，则off_in必须设置为NULL；如果off_in不是一个管道文件描述符（比如socket），那么off_in表示从输入数据流的何处开始读取数据，此时若为NULL，则从输入数据流的当前偏移位置读入。

fd_out/off_out：与fd_in/off_in相同，不过用于输出数据流。

len：指定移动数据的长度。

flags：控制数据如何移动，它可以设置成下表中的某些值的按位或。常见flags含义如下：

函数返回

调用成功时返回移动的字节数量。它可能返回0，表示没有数据需要移动，这通常发生在从管道中读数据（fd_in是管道文件描述符）而该管道没有被写入任何数据时。
失败时返回-1，并设置errno。常见的errno如下表所示。

现在正式开始吧！

经过上面的分析，我们要做的事情非常明确了：

• 基于基本socket请求响应框架
• pipe创建一个零拷贝的管道
• 使用splice将客户端发送来的数据定向到管道的一端
• 从管道的另一端输出定向到客户端连接文件描述符中

源代码

server.cpp

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/in.h>

int main(int argc, char* argv[])
    if (argc <= 1) 
        printf("error! please input port!\\n");
        return 1;
    
    //创建套接字
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    assert(serv_sock);
    int port = atoi(argv[1]);

    //将套接字和IP、端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(port);  //端口
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

    //进入监听状态，等待用户发起请求
    listen(serv_sock, 5);
    //接收客户端请求
    struct sockaddr_in clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
    int connfd = 0;
    for ( ; ; ) 
        if ((connfd = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size)) < 0) 
            printf("accept error: %s\\n",strerror(errno));
            return 1;
        
        // 创建管道
        int pipefd[2];
        if (pipe(pipefd) < 0) 
            printf("pipe error: %s\\n",strerror(errno));
            return 1;
        
        if (splice(connfd, NULL, pipefd[1], NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE) < 0) 
            printf("accept error: %s\\n",strerror(errno));
            return 1;
        
        if (splice(pipefd[0], NULL, connfd, NULL, 32768, SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE) < 0) 
            printf("splice error: %s\\n",strerror(errno));
            return 1;
        
        close(connfd);
    
    close(serv_sock);
    /*
    int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
    if (clnt_sock < 0) 
        printf("error is %d\\n", errno);
     else 
        //向客户端发送数据
        char str[] = "bingo from sever";
        write(clnt_sock, str, sizeof(str));
    
    //关闭套接字
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);
    */
    return 0;

client.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

int main()
    //创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //向服务器（特定的IP和端口）发起请求
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    int ret = connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if (ret < 0) 
        print(f"connect is error!");
        return 1;
    
    char buffer_send[] = "this is an echo demo!";
    char buffer_rec[40] = 0;
    for( ;  ;) 
        // 向服务器发送数据
        write(sock, buffer_send, sizeof(buffer_send));
        printf("Message send to server: %s\\n", buffer_send);

        //读取服务器传回的数据
        read(sock, buffer_rec, sizeof(buffer_rec));
        printf("Message form server: %s\\n", buffer_rec);
    

    //关闭套接字
    close(sock);
    return 0;

编译运行

编译就不说了，不会的看本系列的第六讲即可。

运行效果：

./client
Message send to server: this is an echo demo!
Message form server: this is an echo demo!
Message send to server: this is an echo demo!
Message form server: this is an echo demo!

为什么会打印多行呢？这就和阻塞IO有关了，后面会详细介绍这种现象的原因！

参考

• 《Linux高性能服务器》
• https://xduwq.blog.csdn.net/article/details/119768376
• https://xduwq.blog.csdn.net/article/details/119768376