练习45：一个简单的TCP/IP客户端

原文：Exercise 45: A Simple TCP/IP Client

译者：飞龙

我打算使用RingBuffer来创建一个非常简单的小型网络测试工具，叫做netclient。为此我需要向Makefile添加一些工具，来处理bin/目录下的小程序。

扩展Makefile

首先，为程序添加一些变量，就像单元测试的TESTS和TEST_SRC变量：

  1. PROGRAMS_SRC=$(wildcard bin/*.c)
  2. PROGRAMS=$(patsubst %.c,%,$(PROGRAMS_SRC))

之后你可能想要添加PROGRAMS到所有目标中：

  1. all: $(TARGET) $(SO_TARGET) tests $(PROGRAMS)

之后在clean目标中向rm那一行添加PROGRAMS：

  1. rm -rf build $(OBJECTS) $(TESTS) $(PROGRAMS)

最后你还需要在最后添加一个目标来构建它们：

  1. $(PROGRAMS): CFLAGS += $(TARGET)

做了这些修改你就能够将.c文件扔到bin中，并且编译它们以及为其链接库文件，就像测试那样。

netclient 代码

netclient的代码是这样的：

  1. #undef NDEBUG
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <sys/select.h>
  4. #include <stdio.h>
  5. #include <lcthw/ringbuffer.h>
  6. #include <lcthw/dbg.h>
  7. #include <sys/socket.h>
  8. #include <sys/types.h>
  9. #include <sys/uio.h>
  10. #include <arpa/inet.h>
  11. #include <netdb.h>
  12. #include <unistd.h>
  13. #include <fcntl.h>
  15. struct tagbstring NL = bsStatic("\n");
  16. struct tagbstring CRLF = bsStatic("\r\n");
  18. int nonblock(int fd) {
  19.     int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
  20.     check(flags >= 0, "Invalid flags on nonblock.");
  22.     int rc = fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
  23.     check(rc == 0, "Can't set nonblocking.");
  25.     return 0;
  26. error:
  27.     return -1;
  28. }
  30. int client_connect(char *host, char *port)
  31. {
  32.     int rc = 0;
  33.     struct addrinfo *addr = NULL;
  35.     rc = getaddrinfo(host, port, NULL, &addr);
  36.     check(rc == 0, "Failed to lookup %s:%s", host, port);
  38.     int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  39.     check(sock >= 0, "Cannot create a socket.");
  41.     rc = connect(sock, addr->ai_addr, addr->ai_addrlen);
  42.     check(rc == 0, "Connect failed.");
  44.     rc = nonblock(sock);
  45.     check(rc == 0, "Can't set nonblocking.");
  47.     freeaddrinfo(addr);
  48.     return sock;
  50. error:
  51.     freeaddrinfo(addr);
  52.     return -1;
  53. }
  55. int read_some(RingBuffer *buffer, int fd, int is_socket)
  56. {
  57.     int rc = 0;
  59.     if(RingBuffer_available_data(buffer) == 0) {
  60.         buffer->start = buffer->end = 0;
  61.     }
  63.     if(is_socket) {
  64.         rc = recv(fd, RingBuffer_starts_at(buffer), RingBuffer_available_space(buffer), 0);
  65.     } else {
  66.         rc = read(fd, RingBuffer_starts_at(buffer), RingBuffer_available_space(buffer));
  67.     }
  69.     check(rc >= 0, "Failed to read from fd: %d", fd);
  71.     RingBuffer_commit_write(buffer, rc);
  73.     return rc;
  75. error:
  76.     return -1;
  77. }
  80. int write_some(RingBuffer *buffer, int fd, int is_socket)
  81. {
  82.     int rc = 0;
  83.     bstring data = RingBuffer_get_all(buffer);
  85.     check(data != NULL, "Failed to get from the buffer.");
  86.     check(bfindreplace(data, &NL, &CRLF, 0) == BSTR_OK, "Failed to replace NL.");
  88.     if(is_socket) {
  89.         rc = send(fd, bdata(data), blength(data), 0);
  90.     } else {
  91.         rc = write(fd, bdata(data), blength(data));
  92.     }
  94.     check(rc == blength(data), "Failed to write everything to fd: %d.", fd);
  95.     bdestroy(data);
  97.     return rc;
  99. error:
  100.     return -1;
  101. }
  104. int main(int argc, char *argv[])
  105. {
  106.     fd_set allreads;
  107.     fd_set readmask;
  109.     int socket = 0;
  110.     int rc = 0;
  111.     RingBuffer *in_rb = RingBuffer_create(1024 * 10);
  112.     RingBuffer *sock_rb = RingBuffer_create(1024 * 10);
  114.     check(argc == 3, "USAGE: netclient host port");
  116.     socket = client_connect(argv[1], argv[2]);
  117.     check(socket >= 0, "connect to %s:%s failed.", argv[1], argv[2]);
  119.     FD_ZERO(&allreads);
  120.     FD_SET(socket, &allreads);
  121.     FD_SET(0, &allreads);
  123.     while(1) {
  124.         readmask = allreads;
  125.         rc = select(socket + 1, &readmask, NULL, NULL, NULL);
  126.         check(rc >= 0, "select failed.");
  128.         if(FD_ISSET(0, &readmask)) {
  129.             rc = read_some(in_rb, 0, 0);
  130.             check_debug(rc != -1, "Failed to read from stdin.");
  131.         }
  133.         if(FD_ISSET(socket, &readmask)) {
  134.             rc = read_some(sock_rb, socket, 0);
  135.             check_debug(rc != -1, "Failed to read from socket.");
  136.         }
  138.         while(!RingBuffer_empty(sock_rb)) {
  139.             rc = write_some(sock_rb, 1, 0);
  140.             check_debug(rc != -1, "Failed to write to stdout.");
  141.         }
  143.         while(!RingBuffer_empty(in_rb)) {
  144.             rc = write_some(in_rb, socket, 1);
  145.             check_debug(rc != -1, "Failed to write to socket.");
  146.         }
  147.     }
  149.     return 0;
  151. error:
  152.     return -1;
  153. }

代码中使用了select来处理stdin（文件描述符0）和用于和服务器交互的socket中的事件。它使用了RingBuffer来储存和复制数据，并且你可以认为read_some和write_some函数都是RingBuffer中相似函数的原型。

在这一小段代码中，可能有一些你并不知道的网络函数。当你碰到不知道的函数时，在手册页上查询它来确保你理解了它。这一小段代码可能需要让你研究用于小型服务器编程的所有C语言API。

你会看到什么

如果你完成了所有构建，测试的最快方式就是看看你能否从learncodethehardway.org上得到一个特殊的文件：

  1. $
  2. $ ./bin/netclient learncodethehardway.org 80
  3. GET /ex45.txt HTTP/1.1
  4. Host: learncodethehardway.org
  6. HTTP/1.1 200 OK
  7. Date: Fri, 27 Apr 2012 00:41:25 GMT
  8. Content-Type: text/plain
  9. Content-Length: 41
  10. Last-Modified: Fri, 27 Apr 2012 00:42:11 GMT
  11. ETag: 4f99eb63-29
  12. Server: Mongrel2/1.7.5
  14. Learn C The Hard Way, Exercise 45 works.
  15. ^C
  16. $

这里我所做的事情是键入创建/ex45.txt的HTTP请求所需的语法，在Host:请求航之后，按下ENTER键来输入空行。接着我获取相应，包括响应头和内容。最后我按下CTRL-C来退出。

如何使它崩溃

这段代码肯定含有bug，但是当前在本书的草稿中，我会继续完成它。与此同时，尝试分析代码，并且用其它服务器来击溃它。一种叫做netcat的工具可以用于建立这种服务器。另一种方法就是使用Python或Ruby之类的语言创建一个简单的“垃圾服务器”，来产生垃圾数据，随机关闭连接，或者其它异常行为。

如果你找到了bug，在评论中报告它们，我会修复它。

附加题

  • 像我提到的那样，这里面有一些你不知道的函数，去查询他们。实际上，即使你知道它们也要查询。
  • 在valgrind下运行它来寻找错误。
  • 为函数添加各种防御性编程检查，来改进它们。
  • 使用getopt函数，运行用户提供选项来防止将\n转换为\r\n。这仅仅用于需要处理行尾的协议例如HTTP。有时你可能不想执行转换，所以要给用户一个选择。