socket 编程入门教程（一）TCP server 端：4、构造函数涉及的概念

话题回到“黑社会办公室”的例子，讲概念已经扯得比较远了，不过，这一节我们还得讲概念，不过好在有些程序的例子。如果大家不想翻回去看 TcpServer类的原型，我这里直接给出这个头文件的完整源代码：

//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
我们已经解释了为什么listenSock和communicationSock的类型是int，以及sockaddr_in是什么结构，现在来写这个类 的构造函数：

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，先看看程序培养一下感觉，我们还得说概念。

数据封装（Data Encapsutation）

我们前面说到了网络分层：链路——网络——传输——应用。数据从应用程序里诞生，传送到互联网上每一层都会进行一次封装：

Data>>Application>>TCP/UDP>>IP>>OS(Driver, Kernel & Physical Address)

我们用socket重点描述的是协议，包括网络协议（IP）和传输协议 （TCP/UDP）。

sockaddr重点描述的是地址，包括IP地址和TCP/UDP端口。

socket()函数

我们从TcpServer::TcpServer()函数可以看到，socket和sockaddr的产生是可以相互独立的。socket()的函数原型 是：

int socket(int protocolFamily, int type, int protocol);
在Linux中的实现为：

#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;
第一个参数是协议簇（Linux里面叫作域，意思一样的），还是那句话，我们这篇教程用到的就仅仅是一个PF_INET（protocol family : internet），很多时候你会发现人们也经常在这里赋值为AF_INET，事实上，当前，AF_INET就是PF_INET的一个#define，但
是，写成PF_INET从语义上会更加严谨。这也就是TCP/IP协议簇中的IP协议（Internet Protocol），网络层的协议。

后 面两个参数定义传输层的协议。

第二个参数是传输层协议类型，我们教程里用到的宏，只有两个：SOCK_STREAM（数据流格式）和 SOCK_DGRAM（数据报格式）；（具体是什么我们以后讨论）

第三个参数是具体的传输层协议。当赋值为0的时候，系统会根据传输层协议类型自 动匹配和选择。事实上，当前，匹配SOCK_STREAM的就是TCP协议；而匹配SOCK_DGRAM就是UDP协议。所以，我们指定了第二个参数，第 三个就可以简单的设置为0。不过，为了严谨，我们最好还是把具体协议写出来，比如，我们的例子中的TCP协议的宏名称：IPPROTO_TCP。

数 据的“地址”

从数据封装的模型，我们可以看到数据是怎么从应用程序传递到互联网的。我们说过，数据的传送是通过socket进行的。但是socket只描述了协议类 型。要让数据正确的传送到某个地方，必须添加那个地方的sockaddr地址；同样，要能接受网络上的数据，必须有自己的sockaddr地址。

可见，在网络上传送的数据包，是socket和sockaddr共同“染指”的结果。他们共同封装和指定了一个数据包的网络协议（IP）和IP地址，传输 协议（TCP/UDP）和端口号。

网络字节和本机字节的相互转换

sockaddr结构中的IP地址（sin_addr.s_addr）和端口号（sin_port）将被封装到网络上传送的数据包中，所以，它的结构形式 需要保证是网络字节形式。我们这里用到的函数是htons()和htonl()，这些缩写的意思是：

h: host，主机（本机）

n: network，网络

to: to转换

s: short，16位（2字节，常用于端口号）

l: long, 32位（4字节，常用于IP地址）

“反过来”的函数也是存在的ntohs()和ntohl()。

动作与持续行为

本节最后的一个概念可以跟计算机无关。作为动词，有些可以描述动作，有些是描述一重持续的行为状态的（就如同一般动词和be动词一样）。扯到C++来说， 我们可以把持续行为封装到函数内部，只留出动作的接口。事实上，构造函数中的bind()和listen()就是这种描述持续状态的行为函数。