Linux（socket网络编程）TCP连接

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函数

字符串函数
数据转换函数
输入输出函数
权限控制函数
IO函数
系统进程控制函数
文件和目录函数

系统进程控制函数

进程是操作系统调度的最小单位

fork 用于创建一个新的子进程，子进程是父进程的副本。
exec 用于在当前进程的上下文中执行一个新的程序，替换当前进程的内存镜像。

fork()

》头文件#include <unistd.h>
》fork函数用于创建一个新的进程，也就是子进程，子进程是父进程的副本，父进程就是调用了fork的进程。
》子进程几乎拥有父进程的所有资源（包括内存、文件描述符等）
》子进程和父进程各自拥有独立的地址空间和进程ID
特点：
（1）返回两次：fork在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0。如果创建失败，则返回-1。
（2）共享与独立：子进程和父进程共享打开的文件描述符、文件偏移量等。但它们有独立的地址空间和数据段。
（3）资源开销：fork会复制父进程的地址空间，这是一个相对昂贵的操作，尤其是在父进程占用大量内存时。不过，现代操作系统采用了写时复制机制（Copy-On-Write，COW）来优化这一过程。

exec系列函数

》头文件#include <unistd.h>
》exec系列函数用于在当前进程的上下文中执行一个新的程序，从而替换当前进程的镜像。
特点：
（1）不创建新的进程：exec不创建新的进程，而是用新的程序替换当前进程的内存空间
（2）参数传递：exec通常需要传递新程序的路径和参数列表
（3）无返回值：exec成功，无返回；失败返回-1。
常用函数：

execl(const char *path, const char *arg, ...)//使用路径和参数列表执行程序。
execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[])// 类似于 execl，但允许指定环境变量。
execlp(const char *file, const char *arg, ...)//使用文件名（在PATH中查找）和参数列表执行程序。
execv(const char *path, char *const argv[])// 使用路径和参数数组执行程序。
execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[])// 类似于 execv，但允许指定环境变量。
execvp(const char *file, char *const argv[])// 使用文件名（在PATH中查找）和参数数组执行程序。

l 进程执行的参数，以可变参数的形式给出的，这些参数以NULL作为最后一个参数结尾。
p 进程函数会将当前的PATH作为一个参考环境变量
e 进程函数会需要用户来设置这个环境变量
v 进程函数会用参数数组来传递argv，数组的最后一个必须是NULL
示例：

int main(int argc, char* argv[])
{execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
}

运行结果：
total 48
-rwxr-xr-x 1 root root 39008 Feb 10 16:46 ConsoleApplication5.out

void abort(void)

通常用于检测到不可恢复的错误时，比如内存分配失败
头文件#include<stdlib.h>

void assert(int expression)

用于在调试期间捕捉编程错误。它检查给定的表达式是否为真，如果为假，则输出错误信息并终止进程。
头文件#include<assert.h>

void exit(int status)

用于正常终止进程。它首先执行所有通过atexit()或on_exit()注册的函数，然后关闭所有打开的文件描述符，最后终止进程。
头文件#include<stdlib.h>

void _exit(int status)

终止进程，但不执行任何清理操作，也不刷新标准I/O缓存区。
头文件#include<unistd.h>

int atexit(void (*func)(void))

注册一个或多个函数。
头文件#include<stdlib.h>

int on_exit(void (function)(int,void),void *arg)

注册一个或多个函数，允许传递一个参数给注册的函数。
头文件#include<stdlib.h>

int setjmp(jmp_buf environment)

保存目前堆栈环境

void longjmp(jmp_buf environment,int value)

跳转到原先setjmp保存的堆栈环境

void siglongjmp(sigjmp_buf env,int val)

改变进程优先顺序，跳转到原先sigsetjmp保存的堆栈环境

int sigsetjmp(sigjmp_buf env,int savemask)

保存目前堆栈环境

pid_t getpgid(pid_t pid)

取得进程组识别码

pid_t getpgrp(void)

取得进程组识别码

pid_t getpid(void)

取得进程识别码

pid_t getppid(void)

取得父进程的进程识别码

int getpriority(int which,int who)

取得程序进程执行优先权

int setpgid(pid_t pid,pid_t pgid)

设置进程组识别码

int setpgrp(void)

设置进程组识别码

int setpriority(int which,int who,int prio)

设置程序进程执行优先权

int nice(int inc)

改变进程优先级

system

执行shell命令

int wait(int *status)

等待子进程中断或结束

pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options)

等待子进程中断或结束

Socket编程

建立TCP连接
服务端：
Socket 封装底层逻辑，为应用程序提供便捷的通信接口
创建时需要指定：传输层协议和地址簇（IPv4/IPv6）
Bind 为socket绑定IP地址和端口号
Listen 设置为监听模式，设置最大连接数
Accept 接收连接，返回一个用于通信的新socket
Read/write 数据交换
Close 断开连接
客户端：
Socket
Connect
Read/write
Close

迭代服务器 一种服务器处理模式，特点是一次只处理一个请求，与之对应的是并发服务器。
就是把服务端上的accept，read/write，close等放到一个循环中，以便能多次接收客户端的请求。
回声服务器 把收到的数据原封不动的回复。用于测试
TCP套接字的 I/O缓冲 TCP协议在数据传输过程中，用来临时存放数据的内存区域，分发送缓冲区，和接收缓冲区。

TCP和UDP

TCP协议三次握手，四次挥手

UDP适用于实时音视频传输，因为更看重实时性，即便有丢包也只会造成短暂的画面抖动或杂音。
TCP能保证数据的完整性。适合用来传输重要的压缩文件。

TCP通常比UDP慢，有两个原因：
1.收发数据前后进行的连接设置及清理过程
2.收发数据过程中卫保证可靠性而添加的流控制
尤其是收发的数据量小但需要频繁连接时，UDP比TCP更高效

UDP中的服务器端和客户端没有连接。只有创建套接字的过程和数据交换过程

TCP中，服务端与每一个客户端通信都需要一个单独的套接字。而UDP中，无论与多少个客户端通信，服务端都只需要一个套接字。

对于UDP，调用sendto函数时自动分配IP和端口号。也就是说，UDP客户端中通常无需额外的地址分配过程。

TCP：服务端和客户端建立连接
服务端：
建立socket
bind给socket绑定IP和端口号
Listen开始监听
accept接收连接，三次握手在这里，返回一个新的用于通信的socket

客户端：
建立socket
connect 主动连接
数据交换：
Read、write

建立一个简单的TCP连接

初学阶段，如果搞两台主机来建立通信，先不说通信上的各种问题，但是运行调试就很麻烦。
所以为了更易于学习，在一个程序的不同进程中来实现服务端和客户端。

服务端

创建socket

struct sockaddr_in seraddr,cliaddr;//创建地址结构体
socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr);//客户端地址长度,socklen_t通常是一个无符号整型
// 创建socket
int server,client;//创建套接字
server = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

不出意外的话，这里就得到了套接字，而要是server<0说明创建套接字失败了。

if (server < 0) {std::cout << "create socket failed!" << std::endl;}

socket函数：int socket(int domain, int type, int protocol);
域为PF_INET表示IPv4
类型为SOCK_STREAM表示TCP
protocol通常为0

struct sockaddr_in 是一个用来描述Internet地址的结构体
linux系统中的定义（c语言）:

struct sockaddr_in {sa_family_t    sin_family;  // 地址族，通常为 AF_INET（IPv4）uint16_t       sin_port;    // 端口号，网络字节序（大端模式）struct in_addr sin_addr;    // IPv4 地址，网络字节序char           sin_zero[8]; // 填充字节，必须全为0（用于与 sockaddr 兼容）
};

绑定socket到地址和端口

memset(&seraddr, 0, sizeof(seraddr)); // 初始化地址结构体
seraddr.sin_family = AF_INET; // IPv4地址
seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // 监听所有可用接口
seraddr.sin_port = htons(8888); // 端口号
int ret = bind(server, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));
if (ret == -1) {std::cout << "bind failed!" << std::endl;close(server);return;
}

sockaddr是一个通用的套接字地址结构体，定义在头文件sys/socket.h中，它包含了一些必要的字段，但字段并不具体：

struct sockaddr {sa_family_t sa_family;    // 地址族（例如 AF_INET, AF_INET6）char        sa_data[14];  // 地址数据，具体含义依赖于地址族
};

sockaddr_in 是专门用于IPv4的套接字地址结构体。 定义在头文件netinet/in.h

struct sockaddr_in {sa_family_t    sin_family;  // 地址族，对于IPv4地址，通常是 AF_INETuint16_t       sin_port;    // 端口号（网络字节序）struct in_addr sin_addr;    // IPv4地址char           sin_zero[8]; // 填充字节，为了保持与 struct sockaddr 结构的大小一致
};

监听连接

ret = listen(server, 3); // 最多允许3个待处理连接
if (ret == -1) {std::cout << "listen failed!" << std::endl;close(server);return;
}

接受连接

client = accept(server, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddrlen);
if (client == -1) {std::cout << "accept failed!" << std::endl;close(server);return;
}

发送消息

//向客户端发送消息
const char message[] = "Hello World!"; //要发送的消息
ssize_t len = write(client, message, strlen(message));
if (len != (ssize_t)strlen(message)) {std::cout << "write failed!" << std::endl;close(server);return;
}

关闭套接字

close(client);
close(server);

服务端完整代码

//头文件
#include <iostream> // 包含标准输入输出流库
#include <cstring>  // 包含memset等字符串处理函数
#include <unistd.h> // 包含close函数
#include <arpa/inet.h> // 包含inet_addr, htons等网络地址转换函数
#include <sys/types.h> // 包含数据类型定义
#include <sys/socket.h> // 包含socket编程相关函数和结构体
#include <netinet/in.h> // 包含sockaddr_in结构体定义

void lession_ser()
{// 创建用于服务器端的socketint server; // 服务器socket描述符int client; // 客户端socket描述符（由accept返回）struct sockaddr_in seraddr, cliaddr; // 服务器端和客户端的地址结构体socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr); // 客户端地址长度// 创建socketserver = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (server < 0) {std::cout << "create socket failed!" << std::endl;return; // 创建失败，退出函数}// 绑定socket到指定地址和端口memset(&seraddr, 0, sizeof(seraddr)); // 清零结构体seraddr.sin_family = AF_INET; // 设置地址族为IPv4seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // 绑定到所有可用接口seraddr.sin_port = htons(9527); // 设置端口号为9527（网络字节序）int ret = bind(server, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));if (ret == -1) {std::cout << "bind failed!" << std::endl;close(server); // 绑定失败，关闭socketreturn;}// 开始监听连接请求ret = listen(server, 3); // 监听队列长度为3printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);if (ret == -1) {std::cout << "listen failed!" << std::endl;close(server); // 监听失败，关闭socketreturn;}// 接受一个客户端连接printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__); // 打印当前文件名、行号和函数名（调试用）client = accept(server, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddrlen);if (client == -1) {std::cout << "accept failed!" << std::endl;close(server); // 接受失败，关闭服务器socketreturn;}// 向客户端发送数据printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__); // 打印当前文件名、行号和函数名（调试用）const char message[] = "Hello World!"; // 要发送的消息ssize_t len = write(client, message, strlen(message)); // 发送消息if (len != (ssize_t)strlen(message)) {std::cout << "write failed!" << std::endl;close(server); // 发送失败，关闭服务器socket（这里应该也关闭client，但示例中未做）return;}// 关闭socketclose(client); // 关闭客户端socketclose(server); // 关闭服务器socket// 注释：在实际应用中，通常服务器不会立即关闭，而是会继续监听新的连接。// 此处关闭是为了示例简洁。
}

客户端

// 客户端运行函数
void run_client()
{// 创建一个套接字int client = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in servaddr; // 服务器地址结构体memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); // 将结构体清零servaddr.sin_family = AF_INET; // 设置地址族为IPv4servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 设置服务器IP地址为127.0.0.1（本地回环地址）servaddr.sin_port = htons(8888); // 设置服务器端口号为9527（网络字节序）// 连接到服务器int ret = connect(client, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));if (ret == 0) { // 连接成功printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__); // 打印当前文件名、行号和函数名char buffer[256] = ""; // 创建接收数据的缓冲区read(client, buffer, sizeof(buffer)); // 从服务器读取数据到缓冲区std::cout << buffer; // 输出接收到的数据}else { // 连接失败printf("%s(%d):%s %d\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__, ret); // 打印错误信息}close(client); // 关闭套接字std::cout << "client done!" << std::endl; // 打印客户端完成信息
}// 示例函数：演示父子进程间的通信
void lession()
{pid_t pid = fork(); // 创建子进程std::cout << pid << std::endl;if (pid == 0) { // 如果是子进程// 等待一秒以确保服务器进程先启动sleep(1);run_client(); // 运行客户端}else if (pid > 0) { // 如果是父进程printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__); // 打印当前文件名、行号和函数名lession_ser(); // 运行服务器int status = 0; // 用于存储子进程退出状态的变量wait(&status); // 等待子进程结束}else { // fork失败std::cout << "fork failed!" << pid << std::endl; // 打印错误信息}
}

运行

int main(int argc, char* argv[])
{lession();
}

结果

3311
/root/projects/ConsoleApplication5/main.cpp(103):lession
/root/projects/ConsoleApplication5/main.cpp(39):lession_ser
/root/projects/ConsoleApplication5/main.cpp(46):lession_ser
0
/root/projects/ConsoleApplication5/main.cpp(98):lession
/root/projects/ConsoleApplication5/main.cpp(79):run_client
/root/projects/ConsoleApplication5/main.cpp(54):lession_ser
Hello World!client done!

注，我在调试过程中发现accept失败的情况，原因是我的客户端地址长度没有初始化：
socklen_t cliaddrlen；// =sizeof(cliaddr); // 客户端地址长度

socket编程TCP连接：实验一 回声服务器

//与上述实现相比，这里用了迭代服务器，建立了两次连接。每次连接进行5次通信。

#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <iostream>
#include <chrono>//void error_handling(char* message);void lession_ser()
{//创建socketint server;int client;struct sockaddr_in addr, cliaddr;socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr); // 客户端地址长度server = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (server < 0) {std::cout << "create socket failed!" << std::endl;return;}//bindmemset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");addr.sin_port = htons(8888);int ret = bind(server, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (ret == -1) {std::cout << "bind failed!" << std::endl;close(server);return;}//listenret = listen(server, 3);printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);if (ret == -1) {std::cout << "listen failed!" << std::endl;close(server);return;}char buffer[1024]{};for (int i=0;i<2;i++) {//acceptprintf("准备第%d次连接\n", i);client = accept(server, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddrlen);if (client == -1) {std::cout << "accept failed!" << std::endl;close(server);return;}//返回客户端发送的信息ssize_t len = 0;while (len = read(client, buffer, sizeof(buffer))) {len = write(client, buffer, len);if (len < 0) {std::cout << "write failed!" << std::endl;goto keep1;}memset(buffer, 0, len);}if (len <= 0) {std::cout << "read failed!" << std::endl;goto keep1;}keep1://close//可以不执行，因为服务端关闭的时候，客户端会自动关闭printf("socket\"client\"关闭！");close(client);}close(server);}void run_client()
{int client = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");servaddr.sin_port = htons(8888);int ret = connect(client, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));int i{5};while (ret == 0 && i--) {printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);auto now = std::chrono::system_clock::now();std::time_t now_time_t = std::chrono::system_clock::to_time_t(now);char* buffer = std::ctime(&now_time_t);write(client, buffer, sizeof(buffer));memset(buffer, 0, sizeof(buffer));read(client, buffer, sizeof(buffer));std::cout << buffer;}printf("red=%d\n", ret);close(client);std::cout << "client done!" << std::endl;
}#include <sys/wait.h>
#include "main.h"
void lession()
{pid_t pid = fork();std::cout << pid << std::endl;if (pid == 0) {//开启客户端printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);sleep(1);run_client();run_client();}else if (pid > 0) {printf("%s(%d):%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);lession_ser();int status = 0;std::cout << "子进程\"" << wait(&status) << "\"结束！" << std::endl;}else {std::cout << "fork failed!" << pid << std::endl;}
}int main(int argc, char* argv[])
{lession();
}

运行结果

上述代码存在的问题：
（1）char* buffer，对buffer求长度时，用sizeof(buffer)得到的是指针类型的长度4/8，用sizeof(buffer)得到的是1。正确求法是用strlen(buffer);
用char buffer是为了接收获取到的时间信息，但继续用buffer作为接收缓冲区，其缓冲区就很小了（我这里只有25）。
所以：read和write时，要注意缓冲区的大小、count参数等信息。避免数据丢失。

socket编程TCP连接：实验二

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>//sockaddr_in、htons()
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>//inet_addr()、netinet/in.h
#include <unistd.h> // close()int compute(int count, int oprand[], char op) {int result = 0;switch (op) {case'+':for (int i = 0; i < count; i++)result += oprand[i];break;case'-':for (int i = 0; i < count; i++)result -= oprand[i];break;case'*':result = 1;for (int i = 0; i < count; i++)result *= oprand[i];break;default:break;}return result;
}void tcp_server() {//创建socketint server = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(server < 0)return;struct sockaddr_in addr;//绑定IP、端口memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");addr.sin_port = htons(8888);int ret = bind(server, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (ret == -1) {close(server);return;}//listenret = listen(server, 3);if (ret == -1) {close(server);return;}//acceptstruct sockaddr_in cliaddr;socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr);char buffer[1024]{};while (1) {memset(buffer, 0, sizeof(buffer));int client = accept(server, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddrlen);if (client == -1) {close(server);return;}//readsize_t len = 0;len = read(client, buffer, 1);int result = 0;if (len > 0) {//加&0xFF的原因：当buffer[0]大于128时，其最高位为1，强制转换过程的右移会加1，对其结果进行&0xFF可以将高位多出的1变为0；for (int i = 0; i < ((unsigned)buffer[0] & 0xFF); i++)read(client, buffer + 1 + i * 4, 4);read(client, buffer + 1 + ((unsigned)buffer[0] & 0xFF)*4,1);result = compute(((unsigned)buffer[0]&0xFF), (int*)(buffer + 1), buffer[((unsigned)buffer[0] & 0xFF) * 4 + 1]);write(client, &result, 4);}close(client);}close(server);
}void tcp_client() {//创建socketint client = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);//connectstruct sockaddr_in addr;memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");addr.sin_port = htons(8888);int ret = connect(client, (struct sockaddr*) & addr, sizeof(addr));char buffer[1024];while (ret == 0) {//memset(buffer,0,sizeof(buffer));fputs("Operand count:", stdout);int opnd_cnt = 0;scanf("%d", &opnd_cnt);if (opnd_cnt < 2 && opnd_cnt>255) {fputs("Error:opnd_cnt too small or opnd_cnt too big!\n", stdout);close(client);printf("client done!");return;}buffer[0] = (char)opnd_cnt;//服务器需要将buffer[0]解释为无符号类型for (int i = 0; i < opnd_cnt; i++)scanf("%d", buffer + 1 + i * 4);fgetc(stdin);fputs("Operator:", stdout);buffer[1 + opnd_cnt * 4] = fgetc(stdin);size_t len = opnd_cnt * 4 + 2;//strlen(buffer);size_t send_len = 0;printf("len = %d\n",len);while (send_len < len) {ssize_t ret = write(client, buffer + send_len, len - send_len);if (ret <= 0) {fputs("write failed!\n", stdout);close(client);printf("client done!\n");return;}send_len += (size_t)ret;}memset(buffer, 0, strlen(buffer));//准备接收服务器运算的结果if (read(client, buffer, sizeof(buffer)) <= 0) {printf("read failed!\n");close(client);return;}printf("from server:%d\n", *(int*)buffer);}close(client);printf("client done!\n");
}#include <sys/wait.h>
void test() {pid_t pid = fork();printf("---pid = %d---\n", pid);if (pid == 0) {//开启客户端sleep(1);tcp_client();tcp_client();}else if (pid > 0) {tcp_server();int status{};printf("子进程\"%d\"结束！", wait(&status));}else {printf("fork failed!");}
};int main() {test();
}

有问题：频繁出现read failed！
找原因：
客户端接收数据部分，只read一次，并且没有收到就结束，这样是有问题的。
因为服务端需要计算结果后发送给客户端。一旦客户端在服务端结果发送出来之前read，必然收不到数据（read函数返回0）。

修改后代码：

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>//sockaddr_in、htons()
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>//inet_addr()、netinet/in.h
#include <unistd.h> // close()int compute(int count, int oprand[], char op) {int result = 0;switch (op) {case'+':for (int i = 0; i < count; i++)result += oprand[i];break;case'-':for (int i = 0; i < count; i++)result -= oprand[i];break;case'*':result = 1;for (int i = 0; i < count; i++)result *= oprand[i];break;default:break;}return result;
}void tcp_server() {//创建socketint server = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(server < 0)return;struct sockaddr_in addr;//绑定IP、端口memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");addr.sin_port = htons(8888);int ret = bind(server, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (ret == -1) {close(server);return;}//listenret = listen(server, 3);if (ret == -1) {close(server);return;}//acceptstruct sockaddr_in cliaddr;socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr);char buffer[1024]{};while (1) {memset(buffer, 0, sizeof(buffer));int client = accept(server, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddrlen);if (client == -1) {close(server);return;}//readsize_t len = 0;len = read(client, buffer, 1);int result = 0;if (len > 0) {//加&0xFF的原因：当buffer[0]大于128时，其最高位为1，强制转换过程的右移会加1，对其结果进行&0xFF可以将高位多出的1变为0；for (int i = 0; i < ((unsigned)buffer[0] & 0xFF); i++)read(client, buffer + 1 + i * 4, 4);read(client, buffer + 1 + ((unsigned)buffer[0] & 0xFF)*4,1);result = compute(((unsigned)buffer[0]&0xFF), (int*)(buffer + 1), buffer[((unsigned)buffer[0] & 0xFF) * 4 + 1]);write(client, &result, 4);}close(client);}close(server);
}void tcp_client() {//创建socketint client = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);//connectstruct sockaddr_in addr;memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");addr.sin_port = htons(8888);int ret = connect(client, (struct sockaddr*) & addr, sizeof(addr));char buffer[1024];while (ret == 0) {//memset(buffer,0,sizeof(buffer));fputs("Operand count:", stdout);int opnd_cnt = 0;scanf("%d", &opnd_cnt);if (opnd_cnt < 2 && opnd_cnt>255) {fputs("Error:opnd_cnt too small or opnd_cnt too big!\n", stdout);close(client);printf("client done!");return;}buffer[0] = (char)opnd_cnt;//服务器需要将buffer[0]解释为无符号类型for (int i = 0; i < opnd_cnt; i++)scanf("%d", buffer + 1 + i * 4);fgetc(stdin);fputs("Operator:", stdout);buffer[1 + opnd_cnt * 4] = fgetc(stdin);size_t len = opnd_cnt * 4 + 2;//strlen(buffer);printf("len = %d\n", len);size_t send_len = 0;while (send_len < len) {ssize_t ret = write(client, buffer + send_len, len - send_len);if (ret <= 0) {fputs("write failed!\n", stdout);close(client);printf("client done!\n");return;}send_len += (size_t)ret;}memset(buffer, 0, strlen(buffer));//准备接收服务器运算的结果size_t read_len = 0;len = 4;while (read_len < 4){size_t ret = read(client, buffer + read_len, len - read_len);if (ret <= 0) {fputs("read failed!\n", stdout);close(client);std::cout << "client done!" << std::endl;return;}read_len += (size_t)ret;}printf("from server:%d\n", *(int*)buffer);}close(client);printf("client done!\n");
}#include <sys/wait.h>
void test() {pid_t pid = fork();printf("---pid = %d---\n", pid);if (pid == 0) {//开启客户端sleep(1);tcp_client();tcp_client();}else if (pid > 0) {tcp_server();int status{};printf("子进程\"%d\"结束！", wait(&status));}else {printf("fork failed!");}
};int main() {test();
}

还是有问题：每次运行，第二次计算都会出现read failed！
找原因：
客户端用了while(red==0),并且如果发送接收正常，while循环没有终止。而服务端一旦操作完成（计算并发送），就会close通信的socket。
此时，客户端write能够正常发出，但read就会返回-1。
修改后代码：

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>//sockaddr_in、htons()
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>//inet_addr()、netinet/in.h
#include <unistd.h> // close()int compute(int count, int oprand[], char op) {int result = 0;switch (op) {case'+':for (int i = 0; i < count; i++)result += oprand[i];break;case'-':for (int i = 0; i < count; i++)result -= oprand[i];break;case'*':result = 1;for (int i = 0; i < count; i++)result *= oprand[i];break;default:break;}std::cout << __LINE__ << ":result=" << result << std::endl;return result;
}void tcp_server() {//创建socketint server = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(server < 0)return;struct sockaddr_in addr;//绑定IP、端口memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");addr.sin_port = htons(8888);int ret = bind(server, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (ret == -1) {close(server);return;}//listenret = listen(server, 3);if (ret == -1) {close(server);return;}//acceptstruct sockaddr_in cliaddr;socklen_t cliaddrlen = sizeof(cliaddr);char buffer[1024]{};while (1) {memset(buffer, 0, sizeof(buffer));int client = accept(server, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddrlen);if (client == -1) {close(server);std::cout << "accept failed!---server done!!!" << std::endl;return;}//readsize_t len = 0;len = read(client, buffer, 1);std::cout << __LINE__ <<":buffer[0] = "<<buffer[0]<< std::endl;int result = 0;if (len > 0) {//加&0xFF的原因：当buffer[0]大于128时，其最高位为1，强制转换过程的右移会加1，对其结果进行&0xFF可以将高位多出的1变为0；for (int i = 0; i < ((unsigned)buffer[0] & 0xFF); i++)read(client, buffer + 1 + i * 4, 4);read(client, buffer + 1 + ((unsigned)buffer[0] & 0xFF)*4,1);std::cout << __LINE__ << std::endl;result = compute(((unsigned)buffer[0]&0xFF), (int*)(buffer + 1), buffer[((unsigned)buffer[0] & 0xFF) * 4 + 1]);write(client, &result, 4);}std::cout << __LINE__ << "服务端已计算完成并发送！！！\n准备结束当前通信的socket，进入下一次循环，重新建立新的连接。" << std::endl;close(client);}close(server);
}void tcp_client() {//创建socketint client = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);//connectstruct sockaddr_in addr;memset(&addr, 0, sizeof(addr));addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");addr.sin_port = htons(8888);int ret = connect(client, (struct sockaddr*) & addr, sizeof(addr));char buffer[1024];if (ret == 0) {//memset(buffer,0,sizeof(buffer));fputs("Operand count:", stdout);int opnd_cnt = 0;scanf("%d", &opnd_cnt);if (opnd_cnt < 2 && opnd_cnt>255) {fputs("Error:opnd_cnt too small or opnd_cnt too big!\n", stdout);close(client);printf("client done!");return;}buffer[0] = (char)opnd_cnt;//服务器需要将buffer[0]解释为无符号类型for (int i = 0; i < opnd_cnt; i++)scanf("%d", buffer + 1 + i * 4);fgetc(stdin);fputs("Operator:", stdout);buffer[1 + opnd_cnt * 4] = fgetc(stdin);size_t len = opnd_cnt * 4 + 2;//strlen(buffer);printf("len = %d\n", len);size_t send_len = 0;while (send_len < len) {ssize_t ret = write(client, buffer + send_len, len - send_len);if (ret <= 0) {fputs("write failed!\n", stdout);close(client);printf("client done!\n");return;}send_len += (size_t)ret;}std::cout << "Client sent successfully!!!" << std::endl;memset(buffer, 0, strlen(buffer));//准备接收服务器运算的结果size_t read_len = 0;len = 4;while (read_len < 4){size_t ret = read(client, buffer + read_len, len - read_len);if (ret <= 0) {fputs("read failed!\n", stdout);close(client);std::cout << "client done!" << std::endl;return;}read_len += (size_t)ret;}printf("from server:%d\n", *(int*)buffer);}close(client);printf("client done!\n");
}#include <sys/wait.h>
void test() {pid_t pid = fork();printf("---pid = %d---\n", pid);if (pid == 0) {//开启客户端sleep(1);tcp_client();tcp_client();}else if (pid > 0) {tcp_server();int status{};printf("子进程\"%d\"结束！", wait(&status));}else {printf("fork failed!");}
};int main() {test();
}