TCP Echo Server 深度解析：从单进程到线程池的演进之路（上）

1. 整体架构概览

---

2. Common.hpp ------ 公共基础设施

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <unistd.h>
#include <functional>
#include <sys/socket.h> //网络服务 - 四剑客
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

enum ExitCode
{
    OK = 0,
    USAGE_ERR,
    SOCKET_ERR,
    BIND_ERR,
    LISTEN_ERR,
    CONNECT_ERR,
    FORK_ERR
};

class NoCopy
{
public:
    NoCopy() {}
    ~NoCopy() {}
    NoCopy(const NoCopy &) = delete;
    const NoCopy &operator=(const NoCopy &) = delete;
};

#define CONV(addr) ((struct sockaddr*)&addr)

2.1 为什么需要 Common.hpp？

enum ExitCode
{
    OK = 0,           // 正常退出
    USAGE_ERR,        // 命令行参数错误
    SOCKET_ERR,       // socket 创建失败
    BIND_ERR,         // bind 绑定失败
    LISTEN_ERR,       // listen 监听失败
    CONNECT_ERR,      // connect 连接失败
    FORK_ERR          // fork 创建子进程失败
};

核心问题：为什么不直接用 exit(2) 硬编码？

硬编码方式	使用枚举
exit(2)	exit(SOCKET_ERR)
数字含义不明	语义清晰，见名知意
多处使用易出错	统一维护，修改一处全局生效
调试困难	日志可直接打印错误名称

2.2 NoCopy 类 ------ 禁止拷贝的优雅实现

class NoCopy
{
public:
    NoCopy() {}
    ~NoCopy() {}
    NoCopy(const NoCopy &) = delete;              // 删除拷贝构造
    const NoCopy &operator=(const NoCopy &) = delete;  // 删除赋值运算符
};

为什么服务器要禁止拷贝？

服务器持有核心的资源：

1. _listensockft --- 监听套接字fd

2. _port --- 绑定的端口号

3. _isrunning --- 运行状态标志

如果允许拷贝 ：

TcpServer s1(8080);

TcpServer s2 = s1; //浅拷贝

s1.~TcpServer() --> close(fd)

s2 中fd变成悬空描述符

二次close可能导致其他文件描述符被关闭

继承 NoCopy 的优雅之处：

class TcpServer : public NoCopy  // 一行代码，禁止所有拷贝行为
{
    // ...
};

"服务器往往是禁止拷贝的" ------ 可以把拷贝构造设置为私有的！优雅一点的写法：来一个设计，定一个 NoCopy 的类。

2.3 CONV 宏 ------ 地址类型转换

#define CONV(addr) ((struct sockaddr*)&addr)

---

3. InetAddr.hpp ------ 网络地址封装

3.1 字节序问题

3.2 三种构造场景

// 场景1：从已有 sockaddr_in 构造（accept 后使用）
InetAddr(struct sockaddr_in &addr) : _addr(addr)
{
    _port = ntohs(_addr.sin_port);           // 网络序 → 主机序
    char ipbuffer[64];
    inet_ntop(AF_INET, &_addr.sin_addr, ipbuffer, sizeof(ipbuffer));
    _ip = ipbuffer;                          // 网络字节 → 点分十进制字符串
}

// 场景2：从 IP 字符串 + 端口号构造（客户端连接服务器）
InetAddr(const std::string &ip, uint16_t port) : _ip(ip), _port(port)
{
    memset(&_addr, 0, sizeof(_addr));
    _addr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, _ip.c_str(), &_addr.sin_addr);  // 字符串 → 网络字节
    _addr.sin_port = htons(port);                      // 主机序 → 网络序
}

// 场景3：仅指定端口号（服务器绑定，IP 使用 INADDR_ANY）
InetAddr(uint16_t port) : _port(port), _ip()
{
    memset(&_addr, 0, sizeof(_addr));
    _addr.sin_family = AF_INET;
    _addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 0.0.0.0 ------ 监听所有网卡
    _addr.sin_port = htons(port);
}

INADDR_ANY (0.0.0.0) 的含义：

---

4. NoCopy 设计哲学

4.1 C++98 的笨拙做法

// 旧时代：将拷贝构造声明为 private，但不实现
class OldTcpServer {
private:
    TcpServer(const TcpServer&);              // 只声明，不实现
    TcpServer& operator=(const TcpServer&);     // 只声明，不实现
public:
    // ...
};
// 问题：友元类仍可访问，链接时才发现错误

4.2 C++11 的优雅做法

// 新时代：= delete 显式删除
class NoCopy {
public:
    NoCopy(const NoCopy &) = delete;           // 编译期报错，清晰明确
    const NoCopy &operator=(const NoCopy &) = delete;
};

class TcpServer : public NoCopy {  // 一行继承，功能完备
    // ...
};

设计模式：Mixin 风格

---

5. TcpServer 生命周期详解