CentOS里C++网络编程怎样入门 - 问答

CentOS下C++网络编程入门指南

1. 准备工作：安装必要工具与库

在开始前，需确保系统安装了编译工具链（用于编译C++代码）和网络编程基础库（如socket库）。执行以下命令完成安装：

# 更新系统
sudo yum update -y
# 安装开发工具组（包含gcc、g++、make等）
sudo yum groupinstall "Development Tools" -y
# 安装网络编程相关库（socket库通常默认安装）
sudo yum install glibc-devel -y

以上步骤确保系统具备C++网络编程的基础环境。

2. 理解核心概念

网络编程的核心是套接字（Socket），它是进程间网络通信的端点。关键概念包括：

IP地址：标识网络中的设备（如127.0.0.1为本机地址）；
端口号：标识设备上的特定服务（如8080常用于测试）；
协议：
- TCP（传输控制协议）：面向连接、可靠传输（适用于文件传输、网页浏览）；
- UDP（用户数据报协议）：无连接、低延迟（适用于视频直播、在线游戏）。
  C++通过POSIX套接字API（如<sys/socket.h>、<netinet/in.h>）实现网络通信。

3. 编写第一个TCP服务器

以下是一个简单的TCP服务器示例，监听8080端口，接收客户端连接并返回消息：

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int opt = 1;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};
    const char* response = "Hello from server";

    // 1. 创建套接字（AF_INET: IPv4; SOCK_STREAM: TCP）
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 2. 设置套接字选项（允许端口复用）
    if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {
        perror("Setsockopt failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 3. 配置服务器地址
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有可用IP
    address.sin_port = htons(8080);       // 绑定8080端口（htons: 主机字节序转网络字节序）

    // 4. 绑定套接字到地址
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 5. 监听连接（最多允许3个客户端排队）
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("Listen failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    std::cout << "Server listening on port 8080..." << std::endl;

    // 6. 接受客户端连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
        perror("Accept failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 7. 读取客户端数据并发送响应
    read(new_socket, buffer, 1024);
    std::cout << "Client says: " << buffer << std::endl;
    send(new_socket, response, strlen(response), 0);
    std::cout << "Response sent" << std::endl;

    // 8. 关闭套接字
    close(new_socket);
    close(server_fd);
    return 0;
}

代码步骤说明：
① 创建套接字 → ② 设置端口复用选项 → ③ 配置服务器地址 → ④ 绑定地址到套接字 → ⑤ 监听连接 → ⑥ 接受客户端连接 → ⑦ 数据收发 → ⑧ 关闭连接。

4. 编写对应的TCP客户端

客户端用于连接服务器并发送消息，示例代码如下：

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buffer[1024] = {0};
    const char* message = "Hello from client";

    // 1. 创建套接字
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        std::cerr << "Socket creation error" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 2. 配置服务器地址
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(8080); // 连接服务器的8080端口
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) { // 转换IP地址格式
        std::cerr << "Invalid address" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 3. 连接服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        std::cerr << "Connection failed" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 4. 发送消息并接收响应
    send(sock, message, strlen(message), 0);
    std::cout << "Message sent to server" << std::endl;
    read(sock, buffer, 1024);
    std::cout << "Server says: " << buffer << std::endl;

    // 5. 关闭套接字
    close(sock);
    return 0;
}

代码步骤说明：
① 创建套接字 → ② 配置服务器地址 → ③ 连接服务器 → ④ 数据收发 → ⑤ 关闭连接。

5. 编译与运行程序

编译服务器：
```
g++ -o server server.cpp
```
编译客户端：
```
g++ -o client client.cpp
```
运行程序：
1. 先启动服务器（否则客户端会连接失败）：
```
./server
```
2. 再启动客户端：
```
./client
```
运行后，客户端会向服务器发送Hello from client，服务器接收后会回复Hello from server，并在终端显示交互信息。

6. 测试与验证

使用telnet或nc（Netcat）工具测试服务器是否正常工作：
```
telnet localhost 8080
```
或
```
nc localhost 8080
```
输入任意消息后，服务器会返回Hello from server，验证通信是否成功。

7. 下一步学习方向

处理多客户端：使用多线程（<thread>库）或select/poll/epoll（I/O多路复用）实现并发处理；
错误处理：完善返回值检查和异常捕获（如perror打印错误信息）；
高级库：学习Boost.Asio（跨平台异步网络库）或libevent（事件驱动网络库），提升开发效率；
安全增强：使用SSL/TLS（如OpenSSL库）实现加密通信，防止数据泄露。

通过以上步骤，你可以在CentOS上快速入门C++网络编程，掌握TCP服务器与客户端的基本实现。后续可根据需求扩展功能，逐步深入高级主题。

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