C 语言

关注公众号 jb51net

关闭
首页 > 软件编程 > C 语言 > C++ TCP粘包

C++解决TCP粘包的问题实现

作者:夏天匆匆2过

本文主要介绍了C++解决TCP粘包的问题实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

TCP粘包问题

TCP是面向连接的,面向流的可靠性传输。TCP会将多个间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包发送,这样一个数据包里就可能含有多个消息的数据,面向流的通信是无消息保护边界的,也就是TCP粘包。接收端需要自己完成数据的拆包和组包,解决粘包问题。

要解决TCP粘包问题,就要给TCP定义公共包头,包头一般包括消息类型和消息大小,用包头来分割每个数据包,做数据包的边界。

下面分别用C++实现TCP客户端和TCP服务端,使用qt测试。

TCP客户端

TCP客户端主动连接到TCP服务端,并接收TCP服务端发送的数据,对接收的数据按照定义的公共包头进行分割组包,每当组成一个完整数据包时,打印相关信息。

TcpClient.h

#ifndef TCPCLIENT_H
#define TCPCLIENT_H
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <stdint.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <new>
#define MAX_PKT_SIZE        (256<<20)   //网络包最大长度
//业务包头
struct CommMsgHdr
{
    uint16_t uMsgType;
    uint32_t uTotalLen;
};
typedef struct _TcpHandle_{
    int32_t fd;
    uint32_t     uRcvLen;        //已接收数据大小
    uint32_t     uAllLen;        //消息总长度
    struct sockaddr_in local_addr;
    struct sockaddr_in remote_addr;
    _TcpHandle_()
    {
        uRcvLen = 0;
        uAllLen = 0;
    }
}TcpHandle;
class TcpClient
{
public:
    TcpClient();
    int32_t create_tcpClient(char *serverIp, int32_t serverPort);
    int32_t SendData(char *data, int32_t len);
    bool m_runing;
    int epoll_fd;
    TcpHandle* pTcpHandle;
private:
    pthread_t threadId;
};
#endif // TCPCLIENT_H

TcpClient.cpp

#include "TcpClient.h"
int32_t TcpRcv(const int32_t& fd, void* buff, const uint32_t& len)
{
    int32_t iCurrRecv = recv(fd, buff, len, MSG_NOSIGNAL);
    if (0 < iCurrRecv) {
        return iCurrRecv;
    } else if (iCurrRecv < 0) {
        if (errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN) {
            return 0;
        } else return -1;
    } else return -1;
}
void* DealTcpThread(void* obj)
{
    TcpClient* pTcpClient = (TcpClient*)obj;
    TcpHandle* pTcpHandle = pTcpClient->pTcpHandle;
    const int kEpollDefaultWait = 1;//超时时长,单位ms
    struct epoll_event alive_events[256];
    uint32_t recv_buffer_max = 1024 * 1024;
    uint8_t *recv_buffer = nullptr;
    recv_buffer = new uint8_t[recv_buffer_max];
    uint32_t head_len = (uint32_t)sizeof(CommMsgHdr);
    while (pTcpClient->m_runing)
    {
        int num = epoll_wait(pTcpClient->epoll_fd, alive_events, 256, kEpollDefaultWait);
        for (int i = 0; i < num; ++i)
        {
            int fd = alive_events[i].data.fd;
            int events = alive_events[i].events;
            if ( events & EPOLLIN )
            {
                //1.开始接收头部
                if(pTcpHandle->uRcvLen < head_len)
                {
                    int32_t iRecvLen = TcpRcv(fd, recv_buffer + pTcpHandle->uRcvLen, head_len - pTcpHandle->uRcvLen);
                    if (0 == iRecvLen) continue;
                    else if (0 > iRecvLen) {
                        printf("Recv head data, return [%d] and err[%s],fd=[%d].", iRecvLen, strerror(errno),fd);
                        close(fd);//关闭socket
                        continue;
                    }
                    pTcpHandle->uRcvLen += iRecvLen;
                    //如果已经接收完整头部
                    if(pTcpHandle->uRcvLen >= head_len)
                    {
                        CommMsgHdr* pHdr = (CommMsgHdr *)recv_buffer;
                        pTcpHandle->uAllLen = pHdr->uTotalLen;
                        //如果报文头里的uTotalLen太小或太大,异常处理
                        if ( pHdr->uTotalLen < head_len || pHdr->uTotalLen > MAX_PKT_SIZE )
                        {
                            printf("uTotalLen invalid,uTotalLen=%u,fd=[%d]",
                                   pHdr->uTotalLen,fd);
                            close(fd);//关闭socket
                            continue;
                        }
                        //如果uTotalLen大于已分配的缓存,重新分配
                        if (((CommMsgHdr *)recv_buffer)->uTotalLen > recv_buffer_max)
                        {
                            uint8_t *new_recv_buffer = new uint8_t[((CommMsgHdr *)recv_buffer)->uTotalLen];
                            memcpy(new_recv_buffer, recv_buffer,head_len);
                            delete [] recv_buffer;// 释放原有空间
                            recv_buffer = new_recv_buffer;// 重新指向新开辟的空间
                            recv_buffer_max = ((CommMsgHdr *)recv_buffer)->uTotalLen;// 重新赋值最大buffer长度
                        }
                    }
                }
                //2.开始接收数据体
                else
                {
                    int32_t iRecvLen = TcpRcv(fd, recv_buffer + pTcpHandle->uRcvLen, pTcpHandle->uAllLen - pTcpHandle->uRcvLen);
                    if (0 == iRecvLen) continue;
                    else if (0 > iRecvLen) {
                        printf("Recv body data, return [%d] and err[%s],fd=[%d].", iRecvLen, strerror(errno),fd);
                        close(fd);//关闭socket
                        continue;
                    }
                    pTcpHandle->uRcvLen += iRecvLen;
                    //完成接收
                    if(pTcpHandle->uRcvLen == pTcpHandle->uAllLen)
                    {
                        CommMsgHdr* pHdr = (CommMsgHdr*)recv_buffer;
                        printf("Rcv completed,msgType=%d,uTotalLen=%u\n",pHdr->uMsgType,pHdr->uTotalLen);
                        pTcpHandle->uRcvLen = 0;
                        pTcpHandle->uAllLen = 0;
                    }
                }
            }
        }
    }
    delete [] recv_buffer;
    recv_buffer = nullptr;
    return nullptr;
}
TcpClient::TcpClient()
{
    pTcpHandle = new TcpHandle;
    epoll_fd = epoll_create(1);
}
int32_t TcpClient::create_tcpClient(char *serverIp, int32_t serverPort)
{
    if (pTcpHandle == NULL)        return -1;
    pTcpHandle->fd = -1;
    if((pTcpHandle->fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        printf("socket err=%s\n",strerror(errno));
        return -2;
    }
    pTcpHandle->remote_addr.sin_family = AF_INET;
    pTcpHandle->remote_addr.sin_port = htons(serverPort);
    pTcpHandle->remote_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverIp);
    if(connect(pTcpHandle->fd, (struct sockaddr *)&pTcpHandle->remote_addr, sizeof(pTcpHandle->remote_addr)) < 0)
    {
        printf("connect err=%s\n",strerror(errno));
        return -3;
    }
    struct epoll_event evt;
    evt.events = EPOLLIN;
    fcntl(pTcpHandle->fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);//设置非阻塞
    evt.data.fd = pTcpHandle->fd;
    epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_ADD,pTcpHandle->fd,&evt);
    m_runing = true;
    pthread_create(&threadId,NULL,DealTcpThread,this);
    return 0;
}
int32_t TcpClient::SendData(char *data, int32_t len)
{
    int32_t ret = send(pTcpHandle->fd, data, len, MSG_NOSIGNAL);
    return ret;
}

TCP服务端

服务端启动监听,当有客户端接入时,向客户端循环发送大小不相等的数据包。

TcpServer.h

#ifndef TCPSERVER_H
#define TCPSERVER_H
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <stdint.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <new>
#define MAX_PKT_SIZE        (256<<20)   //网络包最大长度
//业务包头
struct CommMsgHdr
{
    uint16_t uMsgType;
    uint32_t uTotalLen;
};
typedef struct _TcpHandle_{
    int32_t fd;
    uint32_t     uRcvLen;        //已接收数据大小
    uint32_t     uAllLen;        //消息总长度
    struct sockaddr_in local_addr;
    struct sockaddr_in remote_addr;
    _TcpHandle_()
    {
        uRcvLen = 0;
        uAllLen = 0;
    }
}TcpHandle;
class TcpServer
{
public:
    TcpServer();
    int32_t create_tcpServer(int32_t listenPort);
    bool m_runing;
    int epoll_fd;
    TcpHandle* pTcpSerHandle;
private:
    pthread_t threadId;
};
#endif // TCPSERVER_H

TcpServer.cpp

#include "TcpServer.h"
int SendLoop(int32_t fd, uint8_t * buff, uint32_t len) {
    uint64_t total_send_bytes = 0;
    int64_t curr_send_len = 0;
    uint64_t left_bytes = len;
    while(total_send_bytes < len) {
        curr_send_len = send(fd, buff + total_send_bytes, left_bytes, MSG_NOSIGNAL);
        if(curr_send_len < 0) {
            if( errno == EINTR || errno == EAGAIN)
                continue;
            return -1;
        } else {
            total_send_bytes += curr_send_len;
            left_bytes -= curr_send_len;
        }
    }
     return 0;
}
void* DealTcpThread(void* obj)
{
    TcpServer* pTcpServer = (TcpServer*)obj;
    TcpHandle* pTcpSerHandle = (TcpHandle*)pTcpServer->pTcpSerHandle;
    socklen_t src_len = sizeof(struct sockaddr_in);
    while (pTcpServer->m_runing)
    {
        struct sockaddr_in src;
        memset(&src, 0, src_len);
        int connfd = accept(pTcpSerHandle->fd, (struct sockaddr*) &src, &src_len);
        if(connfd > -1)
        {
            //开始发送
            for(int index=0;index<100;index++)
            {
                uint32_t dataLength = 1024*1024*16 + index*10;
                void *sendbuff = new char[dataLength];
                CommMsgHdr* pHead = (CommMsgHdr*)sendbuff;
                pHead->uMsgType = 1001;
                pHead->uTotalLen = dataLength;
                SendLoop(connfd,(uint8_t * )sendbuff,dataLength);
            }
        }
    }
    return nullptr;
}
TcpServer::TcpServer()
{
    pTcpSerHandle = new TcpHandle;
}
int32_t TcpServer::create_tcpServer(int32_t listenPort)
{
    pTcpSerHandle->fd = -1;
    pTcpSerHandle->local_addr.sin_family = AF_INET;
    pTcpSerHandle->local_addr.sin_port = htons(listenPort);
    pTcpSerHandle->local_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    pTcpSerHandle->fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    int opt = 1;
    setsockopt(pTcpSerHandle->fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));//复用端口
    if (bind(pTcpSerHandle->fd, (struct sockaddr*) &pTcpSerHandle->local_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) < 0)
    {
        printf("http server bind error(%s)",strerror(errno));
        return -1;
    }
    listen(pTcpSerHandle->fd, 32);
    m_runing = true;
    pthread_create(&threadId,NULL,DealTcpThread,this);
    return 0;
}

源码测试

先启动服务端

    TcpServer *pTcpServer;
    pTcpServer = new TcpServer;
    pTcpServer->create_tcpServer(9090);

再启动客户端

    TcpClient* pTcpClient;
    pTcpClient = new TcpClient;
    pTcpClient->create_tcpClient("127.0.0.1",9090);

客户端打印

Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777216
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777226
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777236
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777246
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777256
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777266
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777276
Rcv completed,msgType=1001,uTotalLen=16777286
...
...
...

到此这篇关于C++解决TCP粘包的问题实现的文章就介绍到这了,更多相关C++ TCP粘包内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

您可能感兴趣的文章:
阅读全文