十,Linux C++ TCP socket编程

#ifndef CLASS_UART_H#define CLASS_UART_H#include<modbus/modbus.h>class Class_uart{public:    static Class_uart* getInstance()    {        if(handler ==nullptr)            handler = new Class_uart();        return handler;    }    intinitUART();    intreadTH(uint16_t& uint16T,uint16_t& uint16H);private:    static Class_uart* handler;    Class_uart();};#endif// CLASS_UART_H

#include"class_uart.h"#include<iostream>using namespace std;modbus_t* ctx = nullptr;Class_uart* Class_uart::handler = nullptr;Class_uart::Class_uart() {}intClass_uart::initUART(){    // 1. 创建 Modbus RTU 上下文    // 参数：串口设备路径，波特率，校验位，数据位，停止位    // 校验位：'N'=无校验，'E'=偶校验，'O'=奇校验    ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttyAS3", 9600, 'N', 8, 1);    if (ctx == nullptr) {        std::cerr << "无法创建 Modbus RTU 上下文" << std::endl;        return -1;    }    // 2. 设置从站地址（Slave Address = 01）    int slave_id = 1;    if (modbus_set_slave(ctx, slave_id) == -1) {        std::cerr << "设置从站地址失败" << std::endl;        modbus_free(ctx);        return -1;    }    // 3. 连接 Modbus 设备    if (modbus_connect(ctx) == -1) {        std::cerr << "连接 Modbus 设备失败: " << modbus_strerror(errno) << std::endl;        modbus_free(ctx);        return -1;    }    // 可选：开启调试输出，便于排查问题    // modbus_set_debug(ctx, TRUE);    std::cout << "成功连接到 Modbus 从站设备，地址: " << slave_id << std::endl;    return 1;}intClass_uart::readTH(uint16_t& uint16T,uint16_t& uint16H){    // 4. 读取输入寄存器（Input Register）    // 起始地址: 0x0000，读取2个寄存器    uint16_t regTH_value[2] = {0};  // 存储1个寄存器的值（16位）    // int rt = modbus_read_input_registers(ctx, 0x0000, 2, regTH_value);//0x04    int rt = modbus_read_registers(ctx, 0x0000, 2, regTH_value);//0x03    if (rt == -1) {        std::cerr << "读取输入寄存器失败: " << modbus_strerror(errno) << std::endl;        modbus_close(ctx);        modbus_free(ctx);        return -1;    }    uint16T = regTH_value[0];    uint16H = regTH_value[1];    // 5. 输出读取结果    std::cout << "读取成功！共读取 " << rt << " 个寄存器" << std::endl;    std::cout << "寄存器地址 0x0000 的值: "<<regTH_value[0]<<"(0x"<<std::hex<<regTH_value[0]<< std::dec<<")"<< std::endl;    std::cout << "寄存器地址 0x0000 的值: "<<regTH_value[1]<<"(0x"<<std::hex<<regTH_value[1]<< std::dec<<")"<< std::endl;    return 1;}

#ifndef CLASS_TCPSERVER_H#define CLASS_TCPSERVER_H#include<string>#include<list>using namespace std;// 存储每个客户端连接的信息struct ClientInfo {    int fd;                 // socket 文件描述符    std::string ip;         // 客户端 IP 地址    uint16_t port;          // 客户端端口};class Class_tcpserver{public:    static Class_tcpserver* getInstance()    {        if(handler == nullptr)            handler = new Class_tcpserver();        return handler;    }    intinitTcpServer();    voidRunTcpServer();    voidstopTcpServer();private :    Class_tcpserver();    static Class_tcpserver* handler;    int tcpServerfd;    int epoll_fd;    int running_tcp_server;    std::list<ClientInfo> clients;   // 所有活跃连接};#endif// CLASS_TCPSERVER_H

#include"class_tcpserver.h"#include<iostream>#include<unistd.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<fcntl.h>#include<string.h>#include<sys/epoll.h>#include<errno.h>#include"class_uart.h"using namespace std;Class_tcpserver* Class_tcpserver::handler = nullptr;Class_uart* uartInstance = Class_uart::getInstance ();Class_tcpserver::Class_tcpserver() {    running_tcp_server = 1;    tcpServerfd = -1;    epoll_fd = -1;}intClass_tcpserver::initTcpServer(){    // 1. 创建监听 socket    tcpServerfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (tcpServerfd < 0) {        perror("socket");        return -1;    }    // 允许端口重用，避免 "Address already in use"    int opt = 1;    setsockopt(tcpServerfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));    // 2. 绑定到 192.168.90.29:5270    struct sockaddr_in serverAddr;    memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));    serverAddr.sin_family = AF_INET;    serverAddr.sin_port = htons(5270);    if (inet_pton(AF_INET, "192.168.90.29", &serverAddr.sin_addr) <= 0) {        perror(" inet_pton ");        close(tcpServerfd);        return -1;    }    if (bind(tcpServerfd, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {        perror(" bind ");        close(tcpServerfd);        return -1;    }    // 3. 开始监听    if (listen(tcpServerfd, 10) < 0) {        perror(" listen ");        close(tcpServerfd);        return -1;    }    // 监听 socket 设为非阻塞（epoll必须）    int flags = fcntl(tcpServerfd, F_GETFL, 0);    fcntl(tcpServerfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);    // 4. 创建 epoll 实例    epoll_fd = epoll_create1(0);    if (epoll_fd < 0) {        perror("epoll_create1");        close(tcpServerfd);        return 1;    }    // 将监听 fd 加入 epoll，关注读事件    struct epoll_event ev;    ev.events = EPOLLIN;    ev.data.fd = tcpServerfd;    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, tcpServerfd, &ev) < 0) {        perror("epoll_ctl add");    }    return 1;}voidClass_tcpserver::RunTcpServer(){    std::cout << "Server listening on 192.168.90.29:5270" << std::endl;    const int MAX_EVENTS = 64;    struct epoll_event events[MAX_EVENTS];    static int timercount = 0;    uint16_t uint16T;    uint16_t uint16H;    while (running_tcp_server > 0) {        // epoll_wait 超时 1 毫秒        int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, 1);        if (nfds < 0) {            perror("epoll_wait");            break;        }        else if(nfds == 0)        {            timercount++;            if(timercount > 990)            {                timercount = 0;                uartInstance->readTH (uint16T,uint16H);                // std::cout << "uint16T"<<uint16T<<endl;                // std::cout << "uint16H"<<uint16H<<endl;                int t1 = uint16T%100;                int t2 = (uint16T/100);                string str_t = "温度:";                str_t.append(std::to_string (t2));                str_t.append (".");                str_t.append (std::to_string (t1));                int h1 = uint16H%100;                int h2 = (uint16H/100);                string str_h = " , 湿度:";                str_h.append(std::to_string (h2));                str_h.append (".");                str_h.append (std::to_string (h1));                string message = "";                message.append (str_t);                message.append (str_h);                std::cout << message <<endl;                for (auto it = clients.begin(); it != clients.end(); ) {                    const char* msg = message.data ();                    int n = send(it->fd, msg, strlen(msg), 0);                    if (n < 0) {                        // 发送出错（非 EAGAIN 则表示连接已异常）                        if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK)                        {                            std::cout << "Send error, disconnecting: " << it->ip << ":" << it->port << std::endl;                            // 连接关闭或出错，从 epoll 和 list 中移除                            epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, it->fd, nullptr);                            close(it->fd);                            it = clients.erase(it);   // 删除并获取下一个迭代器                        }                        else                        {                            ++it;   // 缓冲区满，下次再试                        }                    }                    else {                        ++it;                    }                }            }        }        else        {            // 处理所有就绪事件            for (int i = 0; i < nfds; ++i) {                int fd = events[i].data.fd;                // 如果是监听 socket，接受新连接                if (fd == tcpServerfd) {                    struct sockaddr_in clientAddr;                    socklen_t addrLen = sizeof(clientAddr);                    int clientfd = accept(tcpServerfd, (struct sockaddr*)&clientAddr, &addrLen);                    if (clientfd < 0) {                        perror("accept");                        continue;                    }                    char ipStr[INET_ADDRSTRLEN];                    inet_ntop(AF_INET, &clientAddr.sin_addr, ipStr, sizeof(ipStr));                    uint16_t port = ntohs(clientAddr.sin_port);                    int flags = fcntl(clientfd, F_GETFL, 0);                    fcntl(clientfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);                    // 将监听 fd 加入 epoll，关注读事件                    struct epoll_event ev;                    ev.events = EPOLLIN;                    ev.data.fd = clientfd;                    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, clientfd, &ev) < 0) {                        perror("epoll_ctl add");                    }                    clients.push_back({clientfd, std::string(ipStr), port});                    std::cout << "New client connected: " << ipStr << ":" << port                              << " (total: " << clients.size() << ")" << std::endl;                }                else {                    // 客户端 socket 可读                    char buffer[1024];                    int n = recv(fd, buffer, sizeof(buffer), 0);                    if (n <= 0) {                        // 连接关闭或出错，从 epoll 和 list 中移除                        epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, fd, nullptr);                        close(fd);                        // 在 list 中查找并删除该 fd                        for (auto it = clients.begin(); it != clients.end(); ++it) {                            if (it->fd == fd) {                                std::cout << "Client disconnected: " << it->ip << ":" << it->port << std::endl;                                clients.erase(it);                                break;                            }                        }                    }                    else {                        // 收到数据，本例不处理，仅打印（可选）                        buffer[n] = '\n';                        std::cout << "Received " << n << " bytes from " << fd <<" : "<< buffer <<std::endl;                    }                }            }        }    }}voidClass_tcpserver::stopTcpServer(){    running_tcp_server = -100;    std::cout << "Server closing 192.168.90.29:5270" << std::endl;    for (auto it = clients.begin(); it != clients.end(); ) {        epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, it->fd, nullptr);        close(it->fd);        it = clients.erase(it);    }    close(tcpServerfd);    close(epoll_fd);    // 清理    std::cout << "清理完成" << std::endl;}

#include<iostream>#include<thread>#include<csignal>#include<unistd.h>#include"class_tcpserver.h"#include"class_uart.h"using namespace std;static int running_maincondition = 1;static Class_uart* uartHandler = Class_uart::getInstance ();static Class_tcpserver* tcpHandler = Class_tcpserver::getInstance ();voidsignal_handler(int signum){    if (signum == SIGINT) {        std::cout << "\n收到 Ctrl+C，准备退出..." << std::endl;        tcpHandler->stopTcpServer ();        running_maincondition = 0;    }}staticvoidthread_func_TCP(){    if(tcpHandler->initTcpServer () > 0)    {        tcpHandler->RunTcpServer ();    }    else{        return;    }    cout << "thread_func_TCP exit OK !" << endl;}intmain(){    cout << "Hello TCP SERVER !" << endl;    struct sigaction sa;    sa.sa_handler = signal_handler;    sigemptyset(&sa.sa_mask);    sa.sa_flags = 0;    // 注册 SIGINT 处理函数    if (sigaction(SIGINT, &sa, nullptr) == -1) {        perror("sigaction");        return 1;    }    thread *thread_tcp = nullptr;    if(uartHandler->initUART () > 0)    {        thread_tcp = new thread(thread_func_TCP);    }    else{        return -1;    }    while (running_maincondition) {        sleep(1);    }    thread_tcp->join ();    cout << "正常退出完毕 !" << endl;    return 0;}