C++实现简单的⽹络聊天程序
1、什么是socket，socket在哪？
Socket是应⽤层与 TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是⼀组接⼝。在设计模式中，Socket其实就是⼀个门⾯模式，它把复杂
的TCP/IP协议族隐藏在Socket接⼝后⾯，对⽤户来说，⼀组简单的接⼝就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。socket起源于Unix，⽽Unix/Linux基本哲学之⼀就是“⼀切皆⽂件”，都可以⽤“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作，Socket就是该模式的⼀个实现，socket即是⼀种特殊的⽂件，⼀些socket函数就是对其进⾏的操作（读/写、打开、关闭），这些函数我们在后⾯进⾏介绍。
有三种不同形式的套接字：流式套接字（SOCK_STREAM），数据包套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）。
基于TCP的Socket使⽤流式套接字，相⽐于使⽤数据包套接字的UDP来讲，TCP可以使程序员不必关⼼数据正确性及顺序正确性，缺点是效率较低。
基于TCP的Socket编程最常见的应⽤场景是在C/S架构下的分布式应⽤，针对客户端和服务器端提供不同的Socket系统调⽤。
2、client/server(CS)模式
服务端：服务器端: 初始化 socket套接字----->绑定socket----->对端⼝进⾏监听（listen）----->阻塞（accept）----->等待客户端连接，⾄此程序运⾏到刚启动服务端的状态。
客户端：初始化 socket套接字------>发送连接请求（connect），如果连接成功，客户端发送数据请求，服务器接受请求并处理请求，把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，完成⼀次交互。
3、实现代码及相关API介绍
//服务器
#include<iostream>
#include<winsock.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;
void initialization();
int main() {
//定义长度变量
int send_len = 0;
int recv_len = 0;
int len = 0;
//定义发送缓冲区和接受缓冲区
char send_buf[100];
char recv_buf[100];
//定义服务端套接字，接受请求套接字
SOCKET s_server;
SOCKET s_accept;
/
/服务端地址客户端地址
SOCKADDR_IN server_addr;
SOCKADDR_IN accept_addr;
initialization();
//填充服务端信息
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(1234);
//创建套接字
s_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (bind(s_server, (SOCKADDR*)& server_addr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) {
cout << "套接字绑定失败！" << endl;
WSACleanup();
}
else {
cout << "套接字绑定成功！" << endl;
}
//设置套接字为监听状态
if (listen(s_server, SOMAXCONN) < 0) {
cout << "设置监听状态失败！" << endl;
WSACleanup();
}
else {
cout << "设置监听状态成功！" << endl;
}
cout << "服务端正在监听连接，请稍候...." << endl;
//接受连接请求
len = sizeof(SOCKADDR);
s_accept = accept(s_server, (SOCKADDR*)& accept_addr, &len);
if (s_accept == SOCKET_ERROR) {
cout << "连接失败！" << endl;
WSACleanup();
return0;
}
cout << "连接建⽴，准备接受数据" << endl;
//接收数据
while (1) {
recv_len = recv(s_accept, recv_buf, 100, 0);
if (recv_len < 0) {
cout << "接受失败！" << endl;
break;
}
else {
cout << "客户端信息:" << recv_buf << endl;
}
cout << "请输⼊回复信息:";
cin >> send_buf;
send_len = send(s_accept, send_buf, 100, 0);
if (send_len < 0) {
cout << "发送失败！" << endl;
break;
}
}
//关闭套接字
closesocket(s_server);
closesocket(s_accept);
//释放DLL资源
WSACleanup();
return0;
}
void initialization() {
//初始化套接字库
WORD w_req = MAKEWORD(2, 2);//版本号
WSADATA wsadata;
int err;
err = WSAStartup(w_req, &wsadata);
if (err != 0) {
cout << "初始化套接字库失败！" << endl;
}
else {
cout << "初始化套接字库成功！" << endl;
}
//检测版本号
if (LOBYTE(wsadata.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsadata.wHighVersion) != 2) {
cout << "套接字库版本号不符！" << endl;
WSACleanup();
}
else {
cout << "套接字库版本正确！" << endl;
}
//填充服务端地址信息
}
//客户端
#include<iostream>
#include<winsock.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;
void initialization();
socket通信在哪一层
int main() {
//定义长度变量
int send_len = 0;
int recv_len = 0;
//定义发送缓冲区和接受缓冲区
char send_buf[100];
char recv_buf[100];
//定义服务端套接字，接受请求套接字
SOCKET s_server;
//服务端地址客户端地址
SOCKADDR_IN server_addr;
initialization();
//填充服务端信息
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
server_addr.sin_port = htons(1234);
//创建套接字
s_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (connect(s_server, (SOCKADDR*)& server_addr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) {        cout << "服务器连接失败！" << endl;
WSACleanup();
}
else {
cout << "服务器连接成功！" << endl;
}
//发送，接收数据
while (1) {
cout << "请输⼊发送信息:";
cin >> send_buf;
send_len = send(s_server, send_buf, 100, 0);
if (send_len < 0) {
cout << "发送失败！" << endl;
break;
}
recv_len = recv(s_server, recv_buf, 100, 0);
if (recv_len < 0) {
cout << "接受失败！" << endl;
break;
}
else {
cout << "服务端信息:" << recv_buf << endl;
}
}
//关闭套接字
closesocket(s_server);
/
/释放DLL资源
WSACleanup();
return0;
}
void initialization() {
//初始化套接字库
WORD w_req = MAKEWORD(2, 2);//版本号
WSADATA wsadata;
int err;
err = WSAStartup(w_req, &wsadata);
if (err != 0) {
cout << "初始化套接字库失败！" << endl;
}
else {
cout << "初始化套接字库成功！" << endl;
}
//检测版本号
if (LOBYTE(wsadata.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsadata.wHighVersion) != 2)
{
cout << "套接字库版本号不符！" << endl;
WSACleanup();
}
else {
cout << "套接字库版本正确！" << endl;
}
//填充服务端地址信息
}
linux下和c++中相关API介绍：
1）socket()函数
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain：即协议域，⼜称为协议族（family）。常⽤的协议族有，AF_INET、AF_INET6，协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采⽤对应的地址，如AF_INET决定了要⽤ipv4地址与端⼝号的组合
type：指定socket类型。常⽤的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM
protocol：指定协议。常⽤的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP
在c++下，函数形式为
SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int protocol);
参数同上。
2）bind()函数
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建，唯⼀标识⼀个socket。bind()函数就是给这个描述字绑定⼀个名字
addr：⼀个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址，这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同⽽不同，如ipv4
struct sockaddr_in {
sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t      sin_port;  /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr;  /* internet address */
};
addrlen：对应的是地址的长度
在c++下，函数形式为
int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);
参数s是欲建⽴连接的本地套接字描述符，参数name指出说明对⽅套接字地址结构的指针，对⽅套接字地址长度由namelen说明。
如果没有错误发⽣，connect()返回0，否则返回值SOCKET_ERROR。
3）listen()、connect()函数
int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
对于服务器来说，在调⽤socket()、bind()之后就会调⽤listen()来监听这个socket，如果客户端这时调⽤connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。
listen()函数的第⼀个参数即为要监听的socket描述字，第⼆个参数为相应socket队列中允许的连接数⽬。socket()函数创建的socket默认是⼀个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。
connect()函数的第⼀个参数即为客户端的socket描述字，第⼆参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度，客户端通过三次握⼿来建⽴与TCP服务器的连接。
在c++下，函数形式为
int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);
listen()中，参数s标识⼀个本地已建⽴、尚未连接的套接字号，服务器愿意从它上⾯接收请求。backlog表⽰请求连接队列的最⼤长度，⽤于限制排队请求的个数。如果没有错误发⽣，listen()返回0。否则它返回SOCKET_ERROR。
connect()中，参数s是欲建⽴连接的本地套接字描述符，参数name指出说明对⽅套接字地址结构的指针，对⽅套接字地址长度由namelen说明。
4)accept()函数
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
TCP服务器端依次调⽤socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调⽤socket()、connect()之后就向TCP服务器发送了⼀个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调⽤accept()函数接收请求，这样连接就建⽴好了，之后就可以开始I/O操作了。
accept()函数的第⼀个参数为服务器的socket描述字，第⼆个参数为指向struct sockaddr *的指针，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是⼀个全新的描述字，返回客户的TCP连接。
在c++中，函数形式为
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen);
参数s为本地套接字描述符，在⽤accept()调⽤参数前应该先调⽤过listen()。addr 指向客户⽅套接字地址
结构的指针，⽤来接收连接实体的地址。addr的确切格式由套接字创建时建⽴的地址族决定。addrlen 为客户⽅套接字地址的长度(字节数)。如果没有错误发⽣，accept()返回⼀个SOCKET类型的值，表⽰接收到的套接字的描述符。否则返回INVALID_SOCKET。
5)send()、recv()函数
int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);
int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);
send()中sockfd是你想发送数据的套接字描述字，msg 是指向你想发送的数据的指针，len是数据的长度，flags⼀般设置为0。
recv()中sockfd是要读的套接字描述字，buf是要读的信息的缓冲，len是缓冲的最⼤长度，flags⼀般设置为0。
在c++下，函数形式为
int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags);
int PASCAL FAR recv(SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags);
6）close()函数
int close(int fd);

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