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@okmonn(おか もん)

winsock2 サーバー編

Posted at

C++でネットワークをやる際に使うのがwinsock2です。
今回はwinsock2を使ったネットワーク接続をやっていきます。
サーバーとクライアントを、分けて書いていきます。今回はサーバー編です。

Sock.h
# include <winsock2.h> 
# include <ws2tcpip.h>
# include <vector>
# include <string>

// クライアント最大接続数
# define CLIENT_MAX 10
// 文字最大数
# define LENGTH_MAX 1024

class Sock
{
public:
	// コンストラクタ
	Sock();
	// デストラクタ
	~Sock();

	// クライアントとの接続
	void Accept(void);
	// 受信
	void Recv(void);
	// 送信
	void Send(void);
private:
	// テキストの読み込み
	void LoadText(std::string fileName, std::string mode = "rb");
	// 初期化
	int StartUp(void);
	// ソケットの生成
	int CreateSock(void);
	// アドレスとの関連付け
	int Bind(void);
	// クライアントとの接続待機
	int Listen(void);
	// 初期処理
	void Init(void);
	// クライアントとの接続終了
	void Close(void);

	// 参照結果
	int result;
	// データ
	WSADATA data;
	// サーバーソケット
	SOCKET sock;
	// アドレス
	struct sockaddr_in addr;
	// ポート番号
	std::vector<std::string>connection;
	// クライアントソケット
	SOCKET c_sock[CLIENT_MAX];
	// クライアントアドレス
	struct sockaddr_in c_addr[CLIENT_MAX];
	// セレクトで使用
	fd_set fds;
	// セレクトで使用
	fd_set readfds;
	// タイムアウト
	struct timeval time;
	// 受信文字
	char r[LENGTH_MAX];
	// 送信文字
	char s[LENGTH_MAX];
};
Sock.cpp
# define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
# include "Sock.h"
# include <iostream>

# pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

// コンストラクタ
Sock::Sock() : result(0)
{
	data = {};
	sock = INVALID_SOCKET;
	addr = {};
	connection.clear();
	memset(&c_sock, INVALID_SOCKET, sizeof(c_sock));
	SecureZeroMemory(&c_addr, sizeof(c_addr));
	fds = {};
	readfds = {};
	time = { 0, 1000 };
	memset(&r, 0, sizeof(r));
	memset(&s, 0, sizeof(s));

	Init();
}
// デストラクタ
Sock::~Sock()
{
	Close();
	closesocket(sock);
	WSACleanup();
}
// 初期化
int Sock::StartUp(void)
{
	result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 0), &data);
	if (result != 0)
	{
		switch (result)
		{
		case WSASYSNOTREADY:
			printf("ネットワークサブシステムがネットワークへの接続を準備できていない\n");
			break;
		case WSAVERNOTSUPPORTED:
			printf("要求されたwinsockのバージョンがサポートされていない\n");
			break;
		case WSAEINPROGRESS:
			printf("ブロッキング操作の実行中であるか、 またはサービスプロバイダがコールバック関数を処理している\n");
			break;
		case WSAEPROCLIM:
			printf("winsockが処理できる最大プロセス数に達した\n");
			break;
		case WSAEFAULT:
			printf("第二引数であるlpWSAData は有効なポインタではない\n");
			break;
		default:
			break;
		}
	}
	return result;
}
// ソケットの生成
int Sock::CreateSock(void)
{
	//アドレスの設定
	addr.sin_family           = AF_INET;
	addr.sin_port             = htons("ポート番号を指定する");
	addr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;

    //ソケット生成
	sock = socket(addr.sin_family, SOCK_STREAM, 0);
	if (sock == INVALID_SOCKET)
	{
		return -1;
	}
    BOOL flag = 1;
    //ソケットの設定のセット
    result = setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&flag, sizeof(flag));

	return result;
}
// アドレスとの関連付け
int Sock::Bind(void)
{
    result = bind(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

	return result;
}
// クライアントとの接続待機
int Sock::Listen(void)
{
	result = listen(sock, 5);

	return result;
}
// クライアントとの接続
void Sock::Accept(void)
{
	FD_ZERO(&readfds);
	for (UINT i = 0; i < CLIENT_MAX; ++i)
	{
		if (c_sock[i] != INVALID_SOCKET)
		{
			continue;
		}
		else
		{
			int size = sizeof(sockaddr_in);
			c_sock[i] = accept(sock, (struct sockaddr *)&c_addr[i], &size);
			if (c_sock[i] != INVALID_SOCKET)
			{
				FD_SET(c_sock[i], &readfds);
				char str[INET_ADDRSTRLEN];
				printf("IP：%sが接続しました\n", inet_ntop(c_addr[i].sin_family, &c_addr[i].sin_addr, str, sizeof(str)));
			}
		}
	}
}
// 受信
void Sock::Recv(void)
{
	memcpy(&fds, &readfds, sizeof(fd_set));
	int len = select(0, &fds, NULL, NULL, &time);
	if (len != 0)
	{
		for (UINT i = 0; i < CLIENT_MAX; ++i)
		{
			if (c_sock[i] == INVALID_SOCKET)
			{
				continue;
			}
			else
			{
				if (FD_ISSET(c_sock[i], &fds))
				{
					// サーバからデータを受信
					memset(&r, 0, sizeof(r));
					result = recv(c_sock[i], r, sizeof(r), 0);
					if (result == -1)
					{
						char str[INET_ADDRSTRLEN];
						printf("%sとの接続が切れました\n", inet_ntop(c_addr[i].sin_family, &c_addr[i].sin_addr, str, sizeof(str)));
						closesocket(c_sock[i]);
						c_sock[i] = INVALID_SOCKET;

					}
					else
					{
						char str[INET_ADDRSTRLEN];
						printf("%sからの受信：%s\n", inet_ntop(c_addr[i].sin_family, &c_addr[i].sin_addr, str, sizeof(str)), r);

						//指定IPアドレスに送信
						std::string dummy;
						for (int i = 0; r[i] != '/' && i < LENGTH_MAX; ++i)
						{
							dummy.push_back(r[i]);
						}
						for (int i = 0; i < CLIENT_MAX; ++i)
						{
							if (inet_addr(dummy.c_str()) == c_addr[i].sin_addr.S_un.S_addr)
							{
								std::string p;
								p = dummy + "：";
								for (int o = dummy.size() + 1; o < LENGTH_MAX; ++o)
								{
									p.push_back(r[o]);
								}
								if (send(c_sock[i], p.c_str(), sizeof(r), 0) == SOCKET_ERROR)
								{
									char str[INET_ADDRSTRLEN];
									printf("%sへの送信：失敗\n", inet_ntop(c_addr[i].sin_family, &c_addr[i].sin_addr, str, sizeof(str)));
									printf("送信エラー：%d\n", WSAGetLastError());
								}

								break;
							}
						}
					}
				}
			}
		}
	}
	else
	{
		//printf("タイムアウト\n");
	}
}
// 送信
void Sock::Send(void)
{
	//入力バッファのクリア
	fflush(stdin);

	memset(&s, 0, sizeof(s));
	scanf_s("%s", &s, sizeof(s));
	for (UINT i = 0; i < CLIENT_MAX; ++i)
	{
		if (c_sock[i] == INVALID_SOCKET)
		{
			continue;
		}
		else
		{
			if (send(c_sock[i], s, sizeof(s), 0) == SOCKET_ERROR)
			{
				char str[INET_ADDRSTRLEN];
				printf("%sへの送信：失敗\n", inet_ntop(c_addr[i].sin_family, &c_addr[i].sin_addr, str, sizeof(str)));
				printf("送信エラー：%d\n", WSAGetLastError());
			}
			else
			{
				char str[INET_ADDRSTRLEN];
				printf("%sへの送信：成功\n", inet_ntop(c_addr[i].sin_family, &c_addr[i].sin_addr, str, sizeof(str)));
			}
		}
	}
}
// 初期処理
void Sock::Init(void)
{
	result = Sock::StartUp();
	if (result != 0)
	{
		return;
	}

	result = CreateSock();
	if (result != 0)
	{
		return;
	}

	result = Sock::Bind();
	if (result != 0)
	{
		return;
	}

	result = Sock::Listen();
	if (result != 0)
	{
		return;
	}
}
// クライアントとの接続終了
void Sock::Close(void)
{
	for (UINT i = 0; i < CLIENT_MAX; ++i)
	{
		if (c_sock[i] != INVALID_SOCKET)
		{
			closesocket(c_sock[i]);
			c_sock[i] = INVALID_SOCKET;
		}
	}
}

中身はこんな感じにしてます。
クライアントとの接続は、最大10台にしてます。
クライアントから"192.0.0.1/コメント"みたいなメッセージが届いたら
指定されたIPアドレスのクライアントにメッセージを送信します。

最後にMainです。

Main.cpp
# include "Sock.h"
# include <thread>

Sock* sock;

// クラスの生成
void Create(void)
{
	sock = new Sock();
}
// 接続
void Accept(void)
{
	while (true)
	{
		sock->Accept();
	}
}
// 受信
void Recv(void)
{
	while (true)
	{
		sock->Recv();
	}
}
// 送信
void Send(void)
{
	while (true)
	{
		sock->Send();
	}
}
// エントリーポイント
int main()
{
	Create();

	std::thread accept(Accept);
	std::thread recv(Recv);
	std::thread send(Send);

	accept.detach();
	recv.join();
	send.detach();

	return 0;
}

接続と受信、送信ごとに別々のスレッドで処理しています。
こうすることによりブロッキング処理をあまり意識せずにできました。

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