【在Linux世界中追寻伟大的One Piece】Socket编程UDP(续)

1 -> V3版本-实现简单聊天室

UdpServer.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <functional>
#include <pthread.h>
// #include <mutex>
// #include <condition_variable>
#include "nocopy.hpp"
#include "Log.hpp"
#include "Comm.hpp"
#include "InetAddr.hpp"
#include "ThreadPool.hpp"

const static uint16_t defaultport = 8888;
const static int defaultfd = -1;
const static int defaultsize = 1024;
using task_t = std::function<void()>;

// using cb_t = std::function<std::string(std::string)>; // 定义了一个函数类型
// 聚焦在 IO 上
class UdpServer : public nocopy
{
public:
    // UdpServer(cb_t OnMessage, uint16_t port = defaultport)
    // : _port(port), _sockfd(defaultfd),
    _OnMessage(OnMessage)
        UdpServer(uint16_t port = defaultport) : _port(port),
        _sockfd(defaultfd)
    {
        pthread_mutex_init(&_user_mutex, nullptr);
    }

    void Init()
    {
        // 1. 创建 socket，就是创建了文件细节
        _sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
        if (_sockfd < 0)
        {
            lg.LogMessage(Fatal, "socket errr, %d : %s\n", errno,
                strerror(errno));
            exit(Socket_Err);
        }

        lg.LogMessage(Info, "socket success, sockfd: %d\n",
            _sockfd);
        // 2. 绑定，指定网络信息
        struct sockaddr_in local;
        bzero(&local, sizeof(local)); // memset
        local.sin_family = AF_INET;
        local.sin_port = htons(_port);
        local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 0
        // local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // 1. 4字节 IP 2. 变成网络序列
        // 结构体填完，设置到内核中了吗？？没有
        int n = ::bind(_sockfd, (struct sockaddr*)&local,
            sizeof(local));
        if (n != 0)
        {
            lg.LogMessage(Fatal, "bind errr, %d : %s\n", errno,
                strerror(errno));
            exit(Bind_Err);
        }

        ThreadPool<task_t>::GetInstance()->Start();
    }

    void AddOnlineUser(InetAddr addr)
    {
        LockGuard lockguard(&_user_mutex);
        for (auto& user : _online_user)
        {
            if (addr == user)
                return;
        }

        _online_user.push_back(addr);
        lg.LogMessage(Debug, "%s:%d is add to onlineuser
            list...\n", addr.Ip().c_str(), addr.Port());
    }

    void Route(int sock, const std::string& message)
    {
        LockGuard lockguard(&_user_mutex);
        for (auto& user : _online_user)
        {
            sendto(sock, message.c_str(), message.size(), 0,
                (struct sockaddr*)&user.GetAddr(), sizeof(user.GetAddr()));
            lg.LogMessage(Debug, "server send message to %s:%d,
                message: % s\n", user.Ip().c_str(), user.Port(), message.c_str());
        }
    }

    void Start()
    {
        // 服务器永远不退出
        char buffer[defaultsize];
        for (;;)
        {
            struct sockaddr_in peer;

            socklen_t len = sizeof(peer); // 不能乱写
            ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) -
                1, 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);
            if (n > 0)
            {
                InetAddr addr(peer);
                AddOnlineUser(addr);
                buffer[n] = 0;
                std::string message = "[";

                message += addr.Ip();
                message += ":";
                message += std::to_string(addr.Port());
                message += "]# ";
                message += buffer;

                task_t task = std::bind(&UdpServer::Route, this,
                    _sockfd, message);
                ThreadPool<task_t>::GetInstance()->Push(task);
                // 处理消息
                // std::string response = _OnMessage(buffer);
                // std::cout << "[" << addr.PrintDebug() << "]# "<< buffer << std::endl;
                // sendto(_sockfd, response.c_str(),
                response.size(), 0, (struct sockaddr*)&peer, len);
            }
        }
    }

    ~UdpServer()
    {
        pthread_mutex_destroy(&_user_mutex);
    }

private:
    // std::string _ip; // 后面要调整
    uint16_t _port;
    int _sockfd;
    std::vector<InetAddr> _online_user; // 会被多个线程同时访问的
    pthread_mutex_t _user_mutex;
    // cb_t _OnMessage; // 回调
};

引入线程池

InetAddr.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

class InetAddr
{
public:
    InetAddr(struct sockaddr_in& addr) :_addr(addr)
    {
        _port = ntohs(_addr.sin_port);
        _ip = inet_ntoa(_addr.sin_addr);
    }

    std::string Ip() 
    { 
        return _ip; 
    }

    uint16_t Port() 
    { 
        return _port; 
    };

    std::string PrintDebug()
    {
        std::string info = _ip;
        info += ":";
        info += std::to_string(_port); // "127.0.0.1:4444"

        return info;
    }

    const struct sockaddr_in& GetAddr()
    {
        return _addr;
    }

    bool operator == (const InetAddr& addr)
    {
        //other code
        return this->_ip == addr._ip && this->_port == addr._port;
    }

    ~InetAddr() {}

private:
    std::string _ip;
    uint16_t _port;
    struct sockaddr_in _addr;
};

在InetAddr中，重载一下==方便对用户是否是同一个进行比较。

UdpClient.hpp

#include <iostream>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <string>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include "Thread.hpp"
#include "InetAddr.hpp"

void Usage(const std::string& process)
{
    std::cout << "Usage: " << process << " server_ip server_port"
        << std::endl;
}

class ThreadData
{
public:
    ThreadData(int sock, struct sockaddr_in& server) :
        _sockfd(sock), _serveraddr(server)
    {
    }

    ~ThreadData()
    {
    }

public:
    int _sockfd;
    InetAddr _serveraddr;
};

void RecverRoutine(ThreadData& td)
{
    char buffer[4096];
    while (true)
    {
        struct sockaddr_in temp;
        socklen_t len = sizeof(temp);
        ssize_t n = recvfrom(td._sockfd, buffer, sizeof(buffer) -
            1, 0, (struct sockaddr*)&temp, &len); // 一般建议都是要填的.
        if (n > 0)
        {
            buffer[n] = 0;
            std::cerr << buffer << std::endl; // 方便一会查看效果
        }
        else
            break;
    }
}

// 该线程只负责发消息
void SenderRoutine(ThreadData& td)
{
    while (true)
    {
        // 我们要发的数据
        std::string inbuffer;
        std::cout << "Please Enter# ";
        std::getline(std::cin, inbuffer);
        auto server = td._serveraddr.GetAddr();

        // 我们要发给谁呀？server
        ssize_t n = sendto(td._sockfd, inbuffer.c_str(),
            inbuffer.size(), 0, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));
        if (n <= 0)
            std::cout << "send error" << std::endl;
    }
}

// ./udp_client server_ip server_port
int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc != 3)
    {
        Usage(argv[0]);
        return 1;
    }

    std::string serverip = argv[1];
    uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);
    // 1. 创建 socket
    // udp 是全双工的。既可以读，也可以写，可以同时读写，不会多线程读写的问题
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock < 0)
    {
        std::cerr << "socket error: " << strerror(errno) <<
            std::endl;

        return 2;
    }

    std::cout << "create socket success: " << sock << std::endl;
    // 2. client 要不要进行 bind? 一定要 bind 的！！但是，不需要显示bind，client 会在首次发送数据的时候会自动进行 bind
    // 为什么？server 端的端口号，一定是众所周知，不可改变的，client 需要 port，bind 随机端口.
    // 为什么？client 会非常多.
    // client 需要 bind，但是不需要显示 bind，让本地 OS 自动随机 bind，选择随机端口号
    // 2.1 填充一下 server 信息
    struct sockaddr_in server;
    memset(&server, 0, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(serverport);
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());

    ThreadData td(sock, server);
    Thread<ThreadData> recver("recver", RecverRoutine, td);
    Thread<ThreadData> sender("sender", SenderRoutine, td);

    recver.Start();
    sender.Start();
    recver.Join();
    sender.Join();
    close(sock);

    return 0;
}

• UDP协议支持全双工，一个sockfd，既可以读取，又可以写入，对于客户端和服务端同样如此。
• 多线程客户端，同时读取和写入。
• 测试的时候，使用管道进行演示。

感谢各位大佬支持！！！

互三啦！！！