macOS跨进程通信: TCP Socket 创建实例

一：简介

Socket 是网络传输的抽象概念。
一般我们常用的有Tcp Socket和 UDP Scoket，和类Unix 系统（包括Mac）独有的 Unix Domain Socket（UDS）。

Tcp Socket 能够跨电脑进行通信，即使是在同一个电脑下的多进程间通信，也会通过网卡进行数据传输，如果本地网卡的环回网络被禁用，则会导致通信失败。
Unix Domain Socket，使用的是Liunx 系统中万物皆文件的概念，和有名管道的操作差不多，都是在文本创建一个特有的文件，用来在两个进程间通信，两个经常分别写入和读取文件流中的数据，达到传输的目的。和Tcp Socket不一样的是不用借助网卡通信，限制比较小，传输的效率高。

这里主要针对Tcp Socket进行研究.

在终端使用 netstat -nta -p tcp | grep 8766
可以查看 8766 端口的连接情况，可以看到已经有 62106端口的客户端连接成功。
在这里插入图片描述

二：主要函数

`1. int socket (int domain, int type, int protocol)` 创建socket 对象

domain 选择 AF_INET, /* internetwork: UDP, TCP, etc. */
type. 选择SOCK_STREAM, 代表Tcp。如果是udp的话，需要使用 SOCK_DGRAM
protocol 填0，由系统选择

`2. int bind(int sockfd, const struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen)`

将socket 绑定到对应 ip 和端口上

sockfd 前面返回的描述符
myaddr 包含有ip和port的struct 对象
addrlen前一个stuct的长度

`3. int listen(int sockfd, int backlog)`

调用后，本地socket端口的状态变更为：LISTEN, 可以使用netstat -nta -p tcp | grep 8766在终端查看

sockfd 前面返回的描述符
backlog 此socket 接收的客户端的数量

`4. int accept (int sockfd, struct sockaddr addr, socklen_t addrlen)`

阻塞式等待客户端接入，客户端接入后返回。
传入server的 sockfd，返回接入后的sockfd.
后面两个参数代表接口客户端的地址及struct长度

`5. int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags)`

tcp的接收客户端发来的数据

`6. int write(int sockfd, const void msg, int len, int flags)`或 `int send(int sockfd, void buf, int len, unsigned int flags)`

tcp 往客户端/服务器发送数据

`7. int close(int sockfd)` 或 Windows的 `7. int closesocket(int sockfd)`

关闭连接

三：demo代码

如下图，创建了两个进程，分别为服务器（app），客户端为命令行程序（客户端的代码可以直接移植到win）
在这里插入图片描述

1. 服务器端主要逻辑

主要创建了socket一个 internetwork (AF_INET)和 TCP (SOCK_STREAM)组合的socket
绑定任何ip的8766端口（代表任意ip的客户端都可以连接过来）
listen() 开始监听
启动子线程，在线程内阻塞等待客户端连接(accept)，和接收客户端消息(read)
启动客户端命令行进程。（这里可以在本地其他地方或者局域网内的其他电脑启动命令行）
点击ui上的发送按钮，往客户端发送消息

主要代码： ViewController.mm 文件代码

#import "ViewController.h"
#import <sys/socket.h>
#include <thread>@interface ViewController ()
@property (weak) IBOutlet NSTextField *textLabel;
@property (nonatomic, assign) int listenFd;
@property (nonatomic, assign) int currListenFd;
@endstatic void subThreadWorker(ViewController *vc);@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];int listenFd;listenFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);self.listenFd = listenFd;if (listenFd == -1) {perror("socket create failed!");return;}//    INADDR_ANY是ANY，是绑定地址0.0.0.0上的监听, 能收到任意一块网卡的连接；//    INADDR_LOOPBACK, 也就是绑定地址LOOPBAC, 往往是127.0.0.1, 只能收到127.0.0.1上面的连接请求/**serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);$ netstat -nta -p tcp | grep LISTENtcp4       0      0  *.8765                 *.*                    LISTEN------serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//tcp4       0      0  127.0.0.1.8766         *.*                    LISTEN*/struct sockaddr_in serverAddr = {0};serverAddr.sin_family = AF_INET;
//    serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
//    serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; //接受任意ip
//    serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);serverAddr.sin_port = htons(8766); //监听端口号8766int ret = bind(listenFd, (struct sockaddr *)&serverAddr, sizeof(serverAddr));if (ret == -1) {perror("socket bind failed!");return;}//5代表正在等待完成相应的TCP三次握手过程的队列长度ret = listen(listenFd, 5);if (ret == -1) {printf("socket listen failed! error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);perror("socket listen failed!");return;}std::thread(subThreadWorker, self).detach();printf("创建成功！\n");//启动子进程NSURL *subAppURL = [NSURL fileURLWithPath:[NSString stringWithFormat:@"%@/Socket_TCP_ClientApp", [NSBundle mainBundle].executablePath.stringByDeletingLastPathComponent]];[[NSWorkspace sharedWorkspace] openURL:subAppURL configuration:[NSWorkspaceOpenConfiguration configuration] completionHandler:nil];
}static void subThreadWorker(ViewController *vc) {//单独线程监听服务器发回来的消息ssize_t numRed = 0;static const int buffer_size = 4096;char buff[buffer_size];int tmpListenFd = vc.listenFd;while (tmpListenFd != -1) {printf("服务器等待客户端  %i  连接...\n", vc.listenFd);tmpListenFd = accept(tmpListenFd, NULL, NULL);printf("收到客户端连接。 sfd:%i\n", vc.listenFd);if (vc.listenFd == -1) {printf("socket accept failed! error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);perror("这是一个无效的连接!");break;}vc.currListenFd = tmpListenFd;//循环读取 client 发来的消息while ((numRed = read(tmpListenFd, buff, buffer_size)) > 0) {printf("服务器收到客户端发的数据: %s\n", buff);}if (numRed == -1) {perror("numRed == -1!");break;}if (close(tmpListenFd) == -1) {perror("close faild!");break;}tmpListenFd = vc.listenFd;printf("for over!\n");}
}//点击按钮
- (IBAction)sendMsgToClient:(id)sender {const  char *backBuffer = [self.textLabel.stringValue UTF8String];ssize_t sendLen =  write(self.currListenFd, backBuffer, strlen(backBuffer)+1);if (sendLen < 0) {printf("error:%i\n", errno);perror("服务器发送给客户端失败！reason:");} else {printf("服务器发送给客户端成功！len:%zi\n", sendLen);}
}- (void)dealloc {
}@end

2. 客户端主要逻辑

如果是windows，需要首先调用 WSAStartup(...)
同样创建socket 连接，tcp 类型的。socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
连接到服务器，地址为： "10.34.133.46:8766"(如果本机的话可以使用127.0.0.1)， connect(...)
向服务器发送一条消息, send(client_fd, buf, sizeof(buf), 0)
收到一次消息，就退出程序. recv(client_fd, buf, sizeof(buf), 0)
处理退出前的清理工作。

主要代码： main.cpp 文件代码

//
//  main.cpp
//  Socket_TCP_ClientApp
//
//  Created by jimbo on 2024/1/22.
//#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>#ifdef _WIN32
#include <system_error>
#include <WS2tcpip.h>
#pragma warning(disable:4996)
#else
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#endif // _WIN32
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")#ifdef _WIN32
class  SocketInit
{
public:SocketInit() {//Win 必须在socket 使用前调用 WSAStartup()WSADATA data;int ret = WSAStartup(MAKEWORD(2, 1), &data);printf("WSAStartup val:%d\n", ret);}~SocketInit() {printf("~SocketInit\n");WSACleanup();}
};
const SocketInit sInit;
#endif // _WIN32int main(int argc, char* argv[]) {printf("\n\n我是Client\n\n");int client_fd;struct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(8766); //端口server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("10.34.133.46"); //ip//创建连接client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (client_fd < 0) {
#ifdef _WIN32char buf[1024];strerror_s(buf, 1024, errno);
#elsechar *buf = strerror(errno);
#endif // _WIN32printf("socket create failed. %s(errno:%d)\n", buf, errno);exit(EXIT_FAILURE);}//连接到服务器if (connect(client_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("socket connect failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("socket connect  success!\n");char buf[1024] = "hello socket from client!";//向服务器发送一条消息if (send(client_fd, buf, sizeof(buf), 0) < 0) {perror("socket send failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("socket send  success!\n");//收到一次消息，就退出程序if (recv(client_fd, buf, sizeof(buf), 0) < 0) {perror("socket recv failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("client recv response: [%s]\n", buf);#ifdef _WIN32/* 关闭socket */closesocket(client_fd);
#else/* 关闭socket */close(client_fd);
#endif // _WIN32printf("client ended successfully\n");exit(EXIT_SUCCESS);
}