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TCP/UDP网络编程入门教程之十二：TCP原理——设计TCP socket的类（上）

       我们之前讲过，socket是一个int的文件描述符（WinSock中直接是一种抽象的描述符），我们通过对这个描述符发出指令操作socket。这是C语言的思想，在面向对象的思想中，最好socket本身是一种对象，各种方法由对象本身发出。用面向对象的思想封装socket并不困难，而且，对于描述socket的概念可能更加直观，这一节，我们边介绍socket和TCP的概念边对socket进行OO封装。

       首先，每一个socket对象都具有唯一的socket文件描述符，这样可以很好的对应socket的概念。所以我们构建一个基类，并让其成为纯虚函数——这是因为socket文件描述符必须在具体的构造中才能出现，然后仍然保留一个返回原始的socket文件描述符的接口，这是为了不方便归结到类函数中的函数所预留准备的，比如极其重要的select()我们会在后面讲到，所谓有备无患。

C++代码
  1. class BaseSock{  
  2. protected:  
  3.     int sockFD;  
  4. public:  
  5.     BaseSock();  
  6.     virtual ~BaseSock() = 0;  
  7.     const int& showSockFD() const;  
  8. };  

       函数实现：

C++代码
  1. //class BaseSock  
  2.   
  3. BaseSock::BaseSock():  
  4. sockFD(-1)  
  5. {}  
  6.   
  7. BaseSock::~BaseSock()  
  8. {}  
  9.   
  10. const int& BaseSock::showSockFD() const  
  11. {  
  12.     return sockFD;  
  13. }  

       我们把sockFD的初始值设置为-1，表明在没有派生类构造的时候这是一个非法的文件描述符号（File Descriptor）。

       接下来，我们简单回顾一下第一节对于TCP Server的建立：

       首先，我们需要建立一个监听socket，然后激活其监听；

       然后，在client端连接信息过来之后，通过监听端口将客户端的信息传递给新的socket，从而建立通讯socket。

       我们先构建listen socket：

C++代码
  1. class TCPListenSock: public BaseSock{  
  2. private:  
  3.     sockaddr_in listenSockAddr;  
  4. public:  
  5.     explicit TCPListenSock(unsigned short listen_port);  
  6.     ~TCPListenSock();  
  7.     void TCPListen(  
  8.         int max_connection_requests = 10) const;  
  9. };  

       TCPListenSock建立的目的的就是被动的等待client端寻找握手的connect()，从而收集client端的sock地址信息（包含了IP地址和端口号），然后在需要的时候传递给新的socket建立通讯socket。

C++代码
  1. TCPListenSock::TCPListenSock(unsigned short listen_port)  
  2. {  
  3.     sockFD = socket(PF_INET,  
  4.                     SOCK_STREAM,  
  5.                     IPPROTO_TCP);  
  6.     if (sockFD < 0) {  
  7.         sockClass::error_info("socket() failed.");  
  8.     }  
  9.     memset(&listenSockAddr, 0, sizeof(listenSockAddr));  
  10.     listenSockAddr.sin_family = AF_INET;  
  11.     listenSockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
  12.     listenSockAddr.sin_port = htons(listen_port);  
  13.     if (bind(    sockFD,  
  14.                 (sockaddr*)&listenSockAddr,  
  15.                 sizeof(listenSockAddr)) < 0) {  
  16.         sockClass::error_info("bind() failed.");  
  17.     }  
  18. }  
  19.   
  20. TCPListenSock::~TCPListenSock()  
  21. {  
  22.     close(sockFD);  
  23. }  

       TCPListenSock通过调用socket()建立sockFD；通过指定端口好指明监听端口，这是为客户端能够找到这个端口所必须的。而IP地址设置为INADDR_ANY，其实就是0，这意味着可以是任何一个server端所拥有的IP。TCPListenSock通过bind()将sockFD和SockAddr绑定在一起。这个sockFD只有本机的SockAddr意味着：1、无法建立连接，只有接受数据报；2、只能接受信息，因为没有远程目的地的SockAddr而无法发出信息。

       而这对于TPC建立连接的过程来说，既是足够的，也是必须的。事实上，client端发出的第一个握手数据报就被这个sockFD所接收，而返回给client的握手应答和对client的握手请求则由新的sockFD发出。

       listen()是将TCPListenSock激活为监听状态，如果不激活，那么任何握手的连接请求都将被这个sockFD所忽略。

C++代码
  1. void TCPListenSock::TCPListen(  
  2.                         int max_connection_requests) const  
  3. {  
  4.     if (listen(    sockFD,  
  5.                 max_connection_requests) < 0) {  
  6.         sockClass::error_info("listen() failed.");  
  7.     }  
  8. }  

       这个函数看来似乎有些多此一举，因为这个监听是可以整合到构造函数中的，也就是说，我们可以一旦建立TCPListenSock就令其激活，事实上这正是SDL_net中的做法，也是让我感到不严谨的地方，因为监听本身是socket的一个概念。

Tags:TCP/IP | 2015/9/10 | 发表评论

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