一、引言

　　在前2章的內容基本上已經講解了整個的大致流程。在設計Http伺服器時，我設計為四層的結構，最底層是網路傳輸層，就是socket程式設計。接著一層是請求和響應層，叫做Request和Response。在上一層是URL解析流程走向層。最頂層我設計為索引層。這一層主要多檔案時對檔案進行記憶體上的索引，加快檔案的查詢。或者可能是其他內容。在這一次中也包括了一些瀏覽器顯示的頁面內容。這些都是可以讀者自行新增。

　　在寫這一章節時，我不知道該是從上往下講解，還是從下往上講解能讓讀者更加清楚我的設計。在思考中.....，最終選擇從底層的socket層開始講解。如果大家對此還有什麼疑問可以檢視前兩章的內容。

二、socket程式設計

在開始封裝的時候，大家可以看看《Unix網路程式設計》這本書，主要的內容還是在上面，主要的程式碼和這本書上的大致一致。在這裡我在梳理一下。我不會講解所有的API，客戶端上的API我就不講解了，我只是說一下伺服器用到的API。

　　在開始講解時，我需要說2種套接字。只要是為後面的內容做一下解釋。當我們開始socket程式設計時，需要建立一個套接字和遠端端進行連線的。在這句話中就包含了2種套接字。一種是監聽套接字，一種是連線套接字。比如說監聽套接字就是我們宿舍樓下的大爺，而連線套接字就是我們。當有一個連線叫做快遞員到達樓下時，被宿舍樓下大爺發現了，其實就是監聽套接字發現有連線進來了。然後大爺告訴我們，你的快遞來了，然後我們下樓向快遞員簽字拿快遞，這就是建立了連線。

　　從上面得知我們需要一個監聽套接字，也就是宿舍大爺。建立如下：

　　int socket(int family,int type,int protocal);

　　發現沒有，返回值就是套接字，其實就是一個整數，或者稱為檔案描述符。因為在linux下所有的裝置都是檔案，所以可以用一個唯一的整數代表某個含義。該返回-1時代表建立套接字失敗。一般我們TCP程式設計引數填寫會是listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);建立的是流套接字，具體內容可以看上面提到的書籍。

　　接下來我們需要繫結套接字，為什麼？因為我們向系統申請了一個套接字（宿舍大爺）後，可是他還沒有工作地點呢，我們需要為他安排工作地點。工作地點也就是埠，要表示一個唯一的工作地點，計算機需要IP和埠同時制定才能確定唯一。

　　int bind(int sockfd,const struct sockaddr*myaddr,socklen_t addrlen);

　　若成功返回0，否則返回-1。第一個引數代表著剛才建立的套接字listenfd。struct sockaddr是一個通用套接字結構，其實我們傳輸的確實struct sockaddr_in{}這樣的結構，需要進行強制轉換，原因是這些API都比較老了，歷史原因造成的，主要是之前沒有void*這個型別。socklen_t就是一個無符號的整數型別。呼叫方式一般為

bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));

　　這個serveraddr的填充如下：

              bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
              serveraddr.sin_family=AF_INET;
              serveraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
              serveraddr.sin_port=htons(PORT);

而serveraddr的型別確實struct sockaddr_in;

　  現在也為宿舍大爺安排了工作地點了，接下來無非就是讓大爺工作了，不然申請過來幹什麼...

　　int listen(int sockfd,int backlog);

　　若成功返回0失敗為-1.第一個套接字還是剛才的監聽套接字，backlog這個引數主要涉及到未完成連線佇列和已完成連線佇列的問題。現在理解為最大的連線數即可，具體看上面的書本。

　　最後一個就是當大爺發現了快遞員，並確定他的身份後，叫我們下來，這是就是下面的api

　　int accept(int sockfd,struct sockaddr*chliaddr,socklent_t *addrlen);

　　成功的話返回連線套接字 ,就是我們自己，否則返回-1。在這三個引數中第一個還是這個監聽套接字listenfd,第二個和第三個可以獲取連線者的身份。來著的IP和埠。

　　一般如果不用設為NULL。例子如下:

     clientlen = sizeof(struct sockaddr_in);
     int fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientlen);

　　當不為clientlen填寫一個預設值的話，程式會報錯的，儘管這個引數叫做獲取長度，但是我們要是需要先設定大小。

　　接下來的就是我們與快遞員通訊了。我們接受快遞員遞給我的快遞，這個行為就是read。就是把內容寫入打自己的儲存空間。

　　ssize_t read(int sockfd,void*buf,size_t nbyte);

　　讀取成功返回實際讀取的位元組數，如果返回0表示已經輸送完畢，小於0表示輸入錯誤，buf就是自己存放接受到的內容，nbyte表示這個空間的大小。這裡記住sockfd現在填寫的是連線套接字，是我們自己，而不是老大爺了。

　　ssize_t write(int sockfd,const void* buf,size_t nbytes);

　　該函式把buf中nbytes位元組內容寫入sockfd套接字，傳送給對方。成功返回實際寫了多少位元組，失敗返回-1。

　　到這裡已經講完需要用到的API，但是最後兩個read和write有點特殊，因為在一些linux系統中，當系統發生中斷時，可能會停止read或者write。這是我們需要重新呼叫該函式。為了能正確的獲取資料，需要填寫一些程式碼，僅僅的呼叫這2個函式是不夠的。

　　下面就是這個套接字的程式碼段。把套接字封裝在一個名稱空間為TCP的Socket類中。

　　標頭檔案(include/socket.h)

 1 /*
 2  * tcp.h
 3  *
 4  */
 5 
 6 #ifndef SOCKET_H_
 7 #define SOCKET_H_
 8 #include<iostream>
 9 #include<sys/socket.h>
10 #include<sys/types.h>
11 #include<netinet/in.h>
12 #include<errno.h>
13 #include <string.h>
14 //#include <unistd>
15 namespace TCP{
16     class Socket {
17     public:
18         Socket();
19         ~Socket();
20         int server_socket();
21         int server_listen();
22         int server_accept();
23         int server_bind();
24         void  server_init();
25         void  getClient(sockaddr_in* caddr);
26         int server_read(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen);
27         int server_write(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen);
28         void server_close(int confd) ;
29     private:
30         int __readline(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) ;
31         int __writen(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen) ;
32         int listenfd;
33         int confd;
34         struct sockaddr_in serveraddr;
35         socklen_t serverlen;
36         static const int PORT=80;
37     };
38 }
39 #endif /* SOCKET_H_ */

原始檔（src/socket.h）

  1 #include "socket.h"
  2 namespace TCP{
  3     Socket::Socket() {
  4     }
  5     Socket::~Socket() {
  6     }
  7     int Socket::server_socket() {
  8         listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  9         if(listenfd !=-1){
 10             std::cout<<"server_socket() ...succeed"<<std::endl;
 11         }else{
 12             std::cout<<"server_socket() ...failed"<<std::endl;
 13         }
 14         return listenfd;
 15     }
 16 
 17     int Socket::server_listen() {
 18         int ret = listen(listenfd,100);
 19         if(ret ==0){
 20             std::cout<<"server_listen() ...succeed"<<std::endl;
 21         }else{
 22             std::cout<<"server_listen() ...failed"<<std::endl;
 23         }
 24         return ret;
 25     }
 26     void Socket::server_close(int confd) {
 27         close(confd);
 28     }
 29     int Socket::server_accept() {
 30         clientlen = sizeof(struct sockaddr_in);
 31         int fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientlen);
 32         if(fd !=-1){
 33             std::cout<<"server_accept() ...succeed"<<std::endl;
 34         }else{
 35             std::cout<<"server_accept() ...failed"<<std::endl;
 36         }
 37         return fd;
 38     }
 39     int Socket::server_bind() {
 40          int ret =bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
 41          if(ret ==0){
 42              std::cout<<"server_bind() ...succeed"<<std::endl;
 43          }else{
 44              std::cout<<"server_bind() ...failed"<<std::endl;
 45          }
 46          return ret;
 47     }
 48     void  Socket::server_init() {
 49         bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
 50         serveraddr.sin_family=AF_INET;
 51         serveraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
 52         serveraddr.sin_port=htons(PORT);
 53 
 54     }
 55     ssize_t Socket::server_read(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) {
 56         long  long havedreadCount=0;
 57         int readCount=0;
 58         while(1){
 59             readCount = __readline(fd,recvBuf+havedreadCount,maxlen);
 60             havedreadCount+=readCount;
 61             //std::cout<<"readCount:"<<readCount<<std::endl;
 62             if(readCount==0)//當一行是\r\n時，空行，表示這一次讀完。
 63                 break;
 64         }
 65         return 0;
 66 
 67     }
 68     ssize_t Socket::server_write(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen){
 69 
 70         return __writen(fd,sendBuf,maxlen);
 71     }
 72     int Socket::__writen(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen){
 73         size_t nleft;
 74         ssize_t nwritten;
 75         const char *ptr;
 76         ptr=sendBuf;
 77         nleft=maxlen;
 78         //int count=0;
 79 
 80         while(nleft>0){
 81             if((nwritten=write(fd,ptr,nleft))<=0){
 82                 if(nwritten<0&& errno==EINTR)
 83                     nwritten=0;
 84                 else{
 85                     return -1;
 86                 }
 87             }
 88             nleft-=nwritten;
 89             ptr+=nwritten;
 90         }
 91         return maxlen;
 92     }
 93     int Socket::__readline(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) {
 94         ssize_t n,rc;
 95         char c,*ptr;
 96         ptr=recvBuf;
 97         for(n=1;n<maxlen;n++){
 98         again:
 99             if((rc=read(fd,&c,1))==1){
100                 *ptr++=c;
101                 //std::cout<<c;
102                 if(c=='\n')
103                     break;
104             }else if(rc ==0){
105                  *ptr=0;
106                  return n-1;
107             }else{
108                 if(errno ==EINTR)
109                     goto again;
110                 return -1;
111             }
112         }
113         *ptr=0;
114         if(n==2&&*(ptr-2)=='\r'&&*(ptr-1)=='\n')
115             n=0;
116         return n;
117     }
118 }

　　到這裡可以看到這一層的內容已經完成，如果感興趣，請關注我，繼續檢視下面的講解《Http伺服器實現檔案上傳與下載(四)》