作者：龍飛
話題回到“黑社會辦公室”的例子，講概念已經扯得比較遠了，不過，這一節我們還得講概念，不過好在有些程序的例子。如果大家不想翻回去看TcpServer類的原型，我這里直接給出這個頭文件的完整源代碼：
//Filename: TcpServerClass.hpp
#ifndef TCPSERVERCLASS_HPP_INCLUDED
#define TCPSERVERCLASS_HPP_INCLUDED
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
class TcpServer
{
private:
int listenSock;
int communicationSock;
sockaddr_in servAddr;
sockaddr_in clntAddr;
public:
TcpServer(int listen_port);
bool isAccept();
void handleEcho();
};
#endif // TCPSERVERCLASS_HPP_INCLUDED
我們已經解釋了為什么listenSock和communicationSock的類型是int，以及sockaddr_in是什么結構，現在來寫這個類的構造函數：
TcpServer::TcpServer(int listen_port)
{
if ( (listenSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0 ) {
throw "socket() failed";
}
memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));
servAddr.sin_family = AF_INET;
servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servAddr.sin_port = htons(listen_port);
if ( bind(listenSock, (sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr)) < 0 ) {
throw "bind() failed";
}
if ( listen(listenSock, 10) < 0 ) {
throw "listen() failed";
}
}
好，先看看程序培養一下感覺，我們還得說概念。
數據封裝（Data Encapsutation）
我們前面說到了網絡分層：鏈路——網絡——傳輸——應用。數據從應用程序里誕生，傳送到互聯網上每一層都會進行一次封裝：
Data>>Application>>TCP/UDP>>IP>>OS(Driver, Kernel & Physical Address)
我們用socket重點描述的是協議，包括網絡協議（IP）和傳輸協議（TCP/UDP）。
sockaddr重點描述的是地址，包括IP地址和TCP/UDP端口。
socket()函數
我們從TcpServer::TcpServer()函數可以看到，socket和sockaddr的產生是可以相互獨立的。socket()的函數原型是：
int socket(int protocolFamily, int type, int protocol);
在Linux中的實現為：
#include <sys/socket.h>
/* Create a new socket of type TYPE in domain DOMAIN, using
protocol PROTOCOL. If PROTOCOL is zero, one is chosen automatically.
Returns a file descriptor for the new socket, or -1 for errors. */
extern int socket (int __domain, int __type, int __protocol) __THROW;
第一個參數是協議簇（Linux里面叫作域，意思一樣的），還是那句話，我們這篇教程用到的就僅僅是一個PF_INET（protocol family : internet），很多時候你會發現人們也經常在這里賦值為AF_INET，事實上，當前，AF_INET就是PF_INET的一個#define，但是，寫成PF_INET從語義上會更加嚴謹。這也就是TCP/IP協議簇中的IP協議（Internet Protocol），網絡層的協議。
后面兩個參數定義傳輸層的協議。
第二個參數是傳輸層協議類型，我們教程里用到的宏，只有兩個：SOCK_STREAM（數據流格式）和SOCK_DGRAM（數據報格式）；（具體是什么我們以后討論）
第三個參數是具體的傳輸層協議。當賦值為0的時候，系統會根據傳輸層協議類型自動匹配和選擇。事實上，當前，匹配SOCK_STREAM的就是TCP協議；而匹配SOCK_DGRAM就是UDP協議。所以，我們指定了第二個參數，第三個就可以簡單的設置為0。不過，為了嚴謹，我們最好還是把具體協議寫出來，比如，我們的例子中的TCP協議的宏名稱：IPPROTO_TCP。
數據的“地址”
從數據封裝的模型，我們可以看到數據是怎么從應用程序傳遞到互聯網的。我們說過，數據的傳送是通過socket進行的。但是socket只描述了協議類型。要讓數據正確的傳送到某個地方，必須添加那個地方的sockaddr地址；同樣，要能接受網絡上的數據，必須有自己的sockaddr地址。
可見，在網絡上傳送的數據包，是socket和sockaddr共同“染指”的結果。他們共同封裝和指定了一個數據包的網絡協議（IP）和IP地址，傳輸協議（TCP/UDP）和端口號。
網絡字節和本機字節的相互轉換
sockaddr結構中的IP地址（sin_addr.s_addr）和端口號（sin_port）將被封裝到網絡上傳送的數據包中，所以，它的結構形式需要保證是網絡字節形式。我們這里用到的函數是htons()和htonl()，這些縮寫的意思是：
h: host，主機（本機）
n: network，網絡
to: to轉換
s: short，16位（2字節，常用于端口號）
l: long, 32位（4字節，常用于IP地址）
“反過來”的函數也是存在的ntohs()和ntohl()。
動作與持續行為
本節最后的一個概念可以跟計算機無關。作為動詞，有些可以描述動作，有些是描述一重持續的行為狀態的（就如同一般動詞和be動詞一樣）。扯到C++來說，我們可以把持續行為封裝到函數內部，只留出動作的接口。事實上，構造函數中的bind()和listen()就是這種描述持續狀態的行為函數。
posted on 2008-07-12 13:27
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