C++: Работа с сетью и сокетами

Цель урока:
Познакомиться с сетевым программированием в C++ и научиться создавать клиент-серверные приложения.

Что мы узнаем:

Что такое сокеты и как их использовать.
Создание клиент-серверных приложений.
Обработка сетевых запросов.

Теоретическая часть:

Что такое сокеты?

Сокеты — это интерфейс для взаимодействия с сетью. Они позволяют создавать клиент-серверные приложения.

Пример создания сокета:

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

Создание серверного приложения

Серверное приложение принимает соединения от клиентов и обрабатывает запросы.

Пример серверного приложения:

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

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    bind(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    listen(sock, 5);
    int client_sock = accept(sock, NULL, NULL);
    char buffer[1024];
    recv(client_sock, buffer, sizeof(buffer), 0);
    std::cout << buffer << std::endl;
    close(client_sock);
    close(sock);
    return 0;
}

Данный фрагмент кода демонстрирует создание простого TCP-сервера на языке программирования C++. Рассмотрим пошагово каждую часть кода:

Ключевые компоненты программы:

Создание сокета (socket()):
```
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
```
Создается сокет типа SOCK_STREAM, работающий по протоколу IPv4 (AF_INET). Третий аргумент равен нулю, так как используем стандартные настройки протокола.
Настройка адреса сервера (sockaddr_in):
```
sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
```
Устанавливаем адрес и порт сервера. Порт задан как 8080, а IP-адрес указан как INADDR_ANY, что означает прослушивание на всех доступных интерфейсах.
Связывание сокета с адресом (bind()):
```
bind(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
```
Сокет привязывается к указанному адресу и порту.
Начало прослушивания соединений (listen()):
```
listen(sock, 5);
```
Сервер начинает прослушивать входящие соединения. Аргумент 5 указывает максимальное число соединений в очереди ожидания.
Принятие входящих соединений (accept()):
```
int client_sock = accept(sock, NULL, NULL);
```
Принять первое соединение клиента. Возвращаемый дескриптор client_sock будет использован для взаимодействия с клиентом.
Получение данных от клиента (recv()):
```
char buffer[1024];
recv(client_sock, buffer, sizeof(buffer), 0);
std::cout << buffer << std::endl;
```
Получаем данные от клиента в буфер длиной 1024 байта и выводим их на экран.
Закрытие соединений (close()):
```
close(client_sock);
close(sock);
```
Завершаем взаимодействие, закрывая клиентский и серверный сокеты.

Работа программы:
Программа создает сервер, слушающий на порту 8080. Когда приходит запрос от клиента, сервер принимает соединение, считывает поступившие данные и выводит их на экран. Затем обе стороны закрывают соединение.

Создание клиентского приложения

Клиентское приложение подключается к серверу и отправляет запросы.

Пример клиентского приложения:

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

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    connect(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    send(sock, "Привет, сервер!", 14, 0);
    close(sock);
    return 0;
}

Практическая часть:
Задача 1: Создайте серверное приложение, которое принимает соединения и выводит сообщения.

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

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    bind(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    listen(sock, 5);

    int client_sock = accept(sock, NULL, NULL);
    char buffer[1024];
    recv(client_sock, buffer, sizeof(buffer), 0);
    std::cout << buffer << std::endl;

    close(client_sock);
    close(sock);
    return 0;
}

Задача 2: Создайте клиентское приложение, которое подключается к серверу и отправляет сообщение.

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

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    connect(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    send(sock, "Привет, сервер!", 14, 0);

    close(sock);
    return 0;
}

Итог урока:
Сегодня мы узнали, как создавать клиент-серверные приложения в C++. Эти знания помогут вам разрабатывать сетевые приложения.

Справочник C++