C++ TCP网络编程详细讲解

简介

TCP网络编程是指基于传输控制协议（TCP）实现的网络通信，其主要特点是数据传输稳定可靠，适用于对数据传输要求较高的应用场景。在C++中，我们可以使用一些网络编程库（如Boost.Asio、Winsock等）来实现TCP网络编程。

步骤

1. 创建socket

在进行TCP网络编程时，我们需要先创建一个socket，通过该socket来进行数据传输。在C++中，我们可以使用以下代码来创建一个socket：

SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(sock == INVALID_SOCKET) {
    // 创建socket失败
    return;
}

其中，AF_INET表示使用IPv4协议，SOCK_STREAM表示创建流式socket（即TCP），IPPROTO_TCP表示使用TCP协议。

2. 绑定IP地址和端口号

在进行TCP网络编程时，我们需要将socket与一个本地IP地址和端口号进行绑定。如果是服务端程序，通常我们可以指定监听IP地址为0.0.0.0，表示监听所有可用的网络接口；如果是客户端程序，则可以将IP地址置为空字符串。

sockaddr_in addr = {0};
addr.sin_family = AF_INET;  // 使用IPv4协议
addr.sin_port = htons(8080);  // 绑定的端口号
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 使用任意可用的IP地址
bind(sock, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

3. 连接远程服务器

在进行TCP网络编程时，客户端需要先与服务器进行连接，才能发送和接收数据。我们可以使用以下代码使客户端与远程服务器进行连接：

sockaddr_in addr = {0};
addr.sin_family = AF_INET;  // 使用IPv4协议
addr.sin_port = htons(8080);  // 远程服务器端口号
inet_pton(AF_INET, "192.168.0.1", &addr.sin_addr);  // 远程服务器IP地址
connect(sock, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

4. 监听连接

在进行TCP网络编程时，服务端需要监听客户端的连接请求，我们可以使用以下代码使服务端开始监听：

listen(sock, SOMAXCONN);  // 最大连接数

SOMAXCONN表示同时连接到服务端的最大客户端数量。

5. 接受连接

在进行TCP网络编程时，服务端需要接受客户端的连接请求，并创建一个新的socket与该客户端通信。我们可以使用以下代码接受连接请求：

sockaddr_in client_addr = {0};
int client_addr_len = sizeof(client_addr);
SOCKET client_sock = accept(sock, (sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);

6. 发送和接收数据

在进行TCP网络编程时，我们可以使用send函数向对端发送数据，使用recv函数从对端接收数据。以下代码展示了如何从服务端接收客户端发送的数据：

int recv_len = recv(client_sock, buf, buf_len, 0);
if(recv_len == SOCKET_ERROR) {
    // 接收数据失败
    return;
}

以下代码展示了如何向客户端发送数据：

// 假设待发送的数据存储在buf中
int send_len = send(client_sock, buf, buf_len, 0);
if(send_len == SOCKET_ERROR) {
    // 发送数据失败
    return;
}

示例

示例一：服务端

以下代码展示了如何创建一个服务端程序，该程序监听8080端口，等待客户端连接并接收客户端发送的数据：

#include <iostream>
#include <WinSock2.h>
#include <Windows.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
using namespace std;

int main() {
    WSADATA wsaData;
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) {
        cout << "WSAStartup failed." << endl;
        return 0;
    }

    SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if(sock == INVALID_SOCKET) {
        cout << "socket failed." << endl;
        return 0;
    }

    sockaddr_in addr = { 0 };
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8080);
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    if(bind(sock, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) != 0) {
        cout << "bind failed." << endl;
        return 0;
    }

    listen(sock, SOMAXCONN);

    sockaddr_in client_addr = { 0 };
    int client_addr_len = sizeof(client_addr);
    SOCKET client_sock = accept(sock, (sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
    if(client_sock == INVALID_SOCKET) {
        cout << "accept failed." << endl;
        return 0;
    }

    char buf[1024] = { 0 };
    int recv_len = recv(client_sock, buf, sizeof(buf), 0);
    if(recv_len == SOCKET_ERROR) {
        cout << "recv failed." << endl;
        return 0;
    }
    cout << "Received data: " << buf << endl;

    closesocket(client_sock);
    closesocket(sock);

    WSACleanup();

    return 0;
}

示例二：客户端

以下代码展示了如何创建一个客户端程序，该程序连接到服务端IP为192.168.0.1，端口号为8080，并向服务端发送数据"Hello, World!"：

#include <iostream>
#include <WinSock2.h>
#include <Windows.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
using namespace std;

int main() {
    WSADATA wsaData;
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) {
        cout << "WSAStartup failed." << endl;
        return 0;
    }

    SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if(sock == INVALID_SOCKET) {
        cout << "socket failed." << endl;
        return 0;
    }

    sockaddr_in addr = { 0 };
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8080);
    inet_pton(AF_INET, "192.168.0.1", &addr.sin_addr);
    if(connect(sock, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) != 0) {
        cout << "connect failed." << endl;
        return 0;
    }

    const char* buf = "Hello, World!";
    int buf_len = strlen(buf);
    int send_len = send(sock, buf, buf_len, 0);
    if(send_len == SOCKET_ERROR) {
        cout << "send failed." << endl;
        return 0;
    }

    closesocket(sock);

    WSACleanup();

    return 0;
}

总结

本文介绍了C++ TCP网络编程的基本步骤，包括创建socket、绑定IP地址和端口号、连接远程服务器、监听连接、接受连接、发送和接收数据等。同时，本文提供了两条示例，帮助读者更好地理解TCP网络编程的实现细节。