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Cwinux源码解析（三）

2014年01月16日编程评论 1 条阅读 1,671 次

摘要：

Cwinux net包代码解析，网络基本要素的封装，socket，建立连接，建立监听。

网络包net

Cwinux中net包封装了网络层与传输层的TCP，UDP，Unix-Domain的协议。包括各自的网络地址对象、网络连接对象、网络连接建立对象、网络连接accept对象。net依赖cmn。

net包的代码相比cmn和app简单。

CwxIpcSap对文件名描述符的封装

在Linux环境网络编程中，建立的网络连接通过文件描述符fd来读写。在Cwinux中net包内，Cwinux对fd进行了封装。其中CwxIpcSap就是初步的封装。

class CWX_API CwxIpcSap

{

public:

///enable或disable asynchronous。返回值，0成功；-1：失败。

int setSigio(bool enable=true) const;

///enable或disable non-blocking I/O。返回值，0成功；-1：失败。

int setNonblock(bool enable=true) const;

///enable或disable close-on-exec。返回值，0成功；-1：失败。

int setCloexec (bool enable=true) const;

///enable或disable sigurg。返回值，0成功；-1：失败。

int setSigurg (bool enable=true) const;

///是否设置了sigio, -1：失败，0：没有，1：设置

int isSigio() const;

///是否设置了nonblock, -1：失败，0：没有，1：设置

int isNonBlock() const;

///是否设置了Cloexec, -1：失败，0：没有，1：设置

int isCloexec() const;

///是否设置了Sigurg, -1：失败，0：没有，1：设置

int isSigurg() const;

/// Get the underlying handle.

CWX_HANDLE getHandle (void) const;

/// Set the underlying handle.

void setHandle (CWX_HANDLE handle);

public:

///通过fcntl设置F_SETFL状态，返回值，0成功；-1：失败。

static int setFlags (CWX_HANDLE handle, int flags);

///通过fcntl清空F_SETFL状态，返回值，0成功；-1：失败。

static int clrFlags (CWX_HANDLE handle, int flags);

///判断是否设置了flag，-1：失败，0：没有；1：设置

static int isFlags(CWX_HANDLE handle, int flags);

///enable或disable asynchronous。返回值，0成功；-1：失败。

static int setSigio(CWX_HANDLE handle, bool enable=true);

///enable或disable non-blocking I/O。返回值，0成功；-1：失败。

static int setNonblock(CWX_HANDLE handle, bool enable=true);

///enable或disable close-on-exec。返回值，0成功；-1：失败。

static int setCloexec (CWX_HANDLE handle, bool enable=true);

///enable或disable sigurg。返回值，0成功；-1：失败。

static int setSigurg (CWX_HANDLE handle, bool enable=true);

///是否设置了sigio, -1：失败，0：没有，1：设置

int isSigio(CWX_HANDLE handle) const;

///是否设置了nonblock, -1：失败，0：没有，1：设置

int isNonBlock(CWX_HANDLE handle) const;

///是否设置了Cloexec, -1：失败，0：没有，1：设置

int isCloexec(CWX_HANDLE handle) const;

///是否设置了Sigurg, -1：失败，0：没有，1：设置

int isSigurg(CWX_HANDLE handle) const;

protected:

// = Ensure that CwxIpcSap is an abstract base class.

/// Default constructor.

CwxIpcSap (void);

/// Protected destructor.

/**

* Not a virtual destructor. Protected destructor to prevent

* operator delete() from being called through a base class

* CwxIpcSap pointer/reference.

~CwxIpcSap (void);

private:

/// Underlying I/O handle.

CWX_HANDLE handle_;

};

其中包含的成员变量 handle_ 就是文件描述符。该类的成员函数主要是用于属性获取和设置。

CwxSock*

CwxSockBase继承自CwxIpcSap，封装了socket handle相关的方法。主要是open和close两个函数。open用于打开一个socket，它的实现即调用系统的socket(...)函数，然后进行必要的设置（包括属性设置，将socket函数返回的文件描述符赋值给handle_ 成员变量）。close函数用于关闭socket，它的实现即调用系统的close(...)函数关闭socket，并将handle_ 设为无效。

CwxSockIo继承自CwxSockBase，该类封装了操作文件描述符fd的系统函数read/recv/send/write等。

CwxSockStream继承自CwxSockIo，该类表示一个TCP连接流。类似地，CwxSockDgram继承自CwxSockIo，该类表示一个UDP连接流。

CwxSockConnector建立主动连接

CwxSockConnector类用于发起一个主动的网络连接。其中connect函数就是用于建立连接的函数，其代码如下：

/**

@brief 建立TCP主动连接。

@param [out] stream 主动连接。

@param [in] remoteAddr 连接的远程地址。

@param [in] localAddr 连接的本地地址，若为空，则有connect自己分配。

@param [in] timeout 连接的超时时间，若NULL，表示没有超时限制。若值为0，则表示若没有连接上，立即返回。

@param [in] protocol 连接的协议，就是socket()的protocol参数，由于一个协议家族的socket 类型，其protocol也是唯一的，为0就可以了。

@param [in] reuse_addr 是否重用本地地址。

@param [in] fn socket属性设置的function。

@return -1：错误，errno记录错误的原因；0：成功。

int CwxSockConnector::connect(CwxSockStream& stream, CwxAddr const& remoteAddr, CwxAddr const& localAddr, CwxTimeouter* timeout, int protocol, bool reuse_addr, CWX_NET_SOCKET_ATTR_FUNC fn, void* fnArg) {

if ((stream.getHandle() == CWX_INVALID_HANDLE) && (stream.open(remoteAddr.getType(), SOCK_STREAM, protocol, reuse_addr) == -1)) {

return -1;

}

if (localAddr != CwxAddr::sap_any) {

sockaddr *laddr = reinterpret_cast<sockaddr *>(localAddr.getAddr());

int size = localAddr.getSize();

if (::bind(stream.getHandle(), laddr, size) == -1) {

CwxErrGuard guard;

stream.close();

return -1;

}

// Enable non-blocking, if required.

if ((timeout != 0) && (stream.setNonblock(true) == -1)) {

CwxErrGuard guard;

stream.close();

return -1;

}

if (fn) {

if (0 != fn(stream.getHandle(), fnArg)) {

CwxErrGuard guard;

stream.close();

return -1;

}

int result = ::connect(stream.getHandle(), reinterpret_cast<sockaddr *>(remoteAddr.getAddr()), remoteAddr.getSize());

if (result == -1 && timeout != 0) {

// Check whether the connection is in progress.

if (errno == EINPROGRESS || errno == EWOULDBLOCK) {

// This expression checks if we were polling.

if (*timeout->getTimeout() == CwxTimeValue::ZERO) {

errno = EWOULDBLOCK;

}

// Wait synchronously using timeout.

else if (this->complete(stream, 0, timeout) == -1) {

} else {

return 0;

}

// EISCONN is treated specially since this routine may be used to

// check if we are already connected.

if (result != -1 || errno == EISCONN) {

// Start out with non-blocking disabled on the new_stream.

result = stream.setNonblock(false);

if (result == -1) {

CwxErrGuard guard;

stream.close();

}

} else if (!(errno == EWOULDBLOCK || errno == ETIMEDOUT)) {

CwxErrGuard guard;

stream.close();

}

return result;

}

简单地说，connect封装了系统的connect函数。

首先，确保stream已经打开了一个socket用于建立连接。参数localAddr用于使用户可以指定一个地址，用这个地址去建立主动连接。如果没指定，则跳过这段代码。如果指定了，要将上一步stream中的socket与指定的地址进行绑定。参数中如果指定了建立连接的超时时间，则stream设置非阻塞。如果参数指定了设置属性的函数，则调用该函数。

接下来，调用系统的connect函数，建立主动连接。

如果建立连接失败，且参数指定了超时时间，则调用complete函数。complete函数用于设置连接完成后的连接标志。其实现如下：

/**

@brief 设置连接完成后的连接标志。

@param [out] stream 主动连接。

@param [in] remoteAddr 连接的远程地址，若不为空则获取远端地址。

@param [in] timeout 连接的超时时间，若NULL，表示没有超时限制。若值为0，则表示若没有连接上，立即返回。

@return -1：错误，errno记录错误的原因；0：成功。

int CwxSockConnector::complete(CwxSockStream &stream, CwxAddr *remoteAddr, CwxTimeouter* timeout) {

if (timeout && timeout->isTimer()) {

if (CwxSocket::handleReady(stream.getHandle(), timeout, false, true, fale, true) < 1) {

CwxErrGuard guard;

stream.close();

return -1;

}

int sock_err = 0;

socklen_t sock_err_len = sizeof(sock_err);

int sockopt_ret = ::getsockopt(stream.getHandle(), SOL_SOCKET, SO_ERROR, &sock_err, &sock_err_len);

if ((sockopt_ret < 0) || sock_err) {

stream.close();

errno = sock_err;

return -1;

}

if (remoteAddr != 0) {

socklen_t len = remoteAddr->getSize();

sockaddr *addr = reinterpret_cast<sockaddr *>(remoteAddr->getAddr());

if (::getpeername(stream.getHandle(), addr, &len) == -1) {

// Save/restore errno.

CwxErrGuard guard;

stream.close();

return -1;

}

stream.setNonblock(false);

return 0;

}

connect函数首先调用CwxSocket::handleReady来先查询一下该文件描述符是否有可读/可写/例外事件，正常的连接应该会返回一个正整数（表示该连接至少可以写入数据）。然后connect函数开始读取该连接上的设置并peername（对方的地址和端口）。

CwxSockAcceptor建立监听

CwxSockAcceptor类用于建立监听并接受连接，因此该类主要提供两个函数listen和accept。

listen函数用于建立监听。

/**

@brief 建立TCP主动连接。

@param [in] addr Accept的本地地址。

@param [in] reuse 当监听地址没被释放的话，是否re-use。true：是；false：不是。

@param [in] backlog listen最大排队的数量。

@param [in] domain 协议族，就是socket()中的domain，PF_UNSPEC表示采用addr中的协议族。

@param [in] protocol 连接的协议，就是socket()的protocol参数，由于一个协议家族的socket 类型，其protocol也是唯一的，为0就可以了。

@param [in] fn socket 设置的function。

@return -1：错误，errno记录错误的原因；0：成功。

int listen(CwxAddr const& addr, bool reuse= 0, int backlog = DEF_BACK_LOG, int domain = PF_INET, int protocol = 0, CWX_NET_SOCKET_ATTR_FUNC fn=NULL, void* fnArg=NULL);

其实现大致为：打开socket，调用bind函数进行地址绑定，然后调用系统的listen函数建立监听。

accept函数用于接受连接。