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CS144-Lab0解析-创新互联

讲在开头

cs144建议我们使用Modern C++来完成所有的lab，关于modern c++的全面的用法可以在(http://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines)获取。

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以下是一些代码规范：

  • 不要使用malloc()和free()
  • 不要使用new和delete
  • 在不得不使用指针时应使用智能指针（unique_ptr或者shared_ptr），而不是原始指针(*)
  • 避免使用模板、多线程、锁和虚函数
  • 避免使用C风格的类型转换(FILE)*x，必要时使用C++的static_cast
  • 避免使用C风格的字符串char *s，和C语言中的字符串函数strlen(), strcpy()，应使用c++中std::string
  • 尽可能的使用常量引用（e.g.:const Address & address）
  • 尽可能用const修饰变量和方法
  • 避免全局变量，尽可能缩小每个变量的作用域
  • 在提交之前，请使用make format来修改代码风格

在本次热身实验中，我们将会利用操作系统预先存在的接口来实现一个简单的TCP socket，并利用这个tcp socket来实现对网页的请求。

使用OS的流套接字写一个网络程序

这个部分比较简单，只需要按照handout所说，看完TCPSocket，FileDescriptor，Socket和Address这几个类的介绍，就能很快的完成这个程序，其实只需要看TCPSocketclass就行。这些源代码都在libsponge\util中。

Inheritance graph

在linux系统中，一切皆文件。

webget.c

void get_URL(const string &host, const string &path) {TCPSocket tsk;
    tsk.connect(Address(host,"http"));

    tsk.write("GET " + path + " HTTP/1.1\r\n" +
                "Host: " + host + "\r\n" +
                "Connection: close\r\n\r\n");
    string str;
    while(!tsk.eof()) {tsk.read(str);
        cout<< str;
    }

    tsk.close();
}

注意的是write的字符串要写成HTTP请求的格式，这也就是我们的应用层数据，在通过socket后会封装上TCP头部再丢进网络层传输。

内存中的可靠数据流

我们要完成的任务是实现一个类似于管道的数据结构ByteStream，这个channel有两端，一端是input side，负责向channel中输入字符串，另一端是output side，负责从channel中读取字符串并且取出来，在抽象的数据结构中来看，std::deque双端队列最合适不过。

这个管道是有容量限制的，其在初始化时就会规定好其capacity，作为在任意时刻channel内的大字符量。随着output side对channel内字符串的读取，input side被允许写入更多的字符串，这意味着ByteStream可以传输比其自身capacity更大的数据，换句话就是ByteStream的容量理论上可以达到无限，只要input side持续地write。

在对ByteStream的功能熟悉后，我们就可以在libsponge\byte_stream.hh和libsonge\byte_stream.cc的骨架代码中完成我们的实现。这里需要特别强调一下**EOF的状态：**end of file是指在input side终止了输入的前提下，output side从channel中读取完了所有的字符串，此时ByteStream中的数据为空，并且不会再有数据输入。

对于ByteStream类，我添加的私有成员如下：

class ByteStream {private:
    // Your code here -- add private members as necessary.
    size_t _capacity;
    bool _eof = false;
    std::deque_buffer;
    size_t _total_write;
    size_t _total_read;
    

    bool _error{};  //!< Flag indicating that the stream suffered an error.

  ...
}

ByteStream类的方法的实现：

ByteStream::ByteStream(const size_t capa) : _capacity(capa), _eof(false), _buffer(), _total_write(0), _total_read(0) {}

size_t ByteStream::write(const string &data) {size_t remain_size = _capacity - _buffer.size();
    size_t len = min(remain_size, data.length());
    for (size_t i = 0; i< len; i++)
        _buffer.push_back(data[i]);
    _total_write += len;
    return len;
}

//! \param[in] len bytes will be copied from the output side of the buffer
string ByteStream::peek_output(const size_t len) const {size_t l = min(len, _buffer.size());
    string output = "";
    for (size_t i = 0; i< l; i++)
        output += _buffer[i];

    return output;
}

//! \param[in] len bytes will be removed from the output side of the buffer
void ByteStream::pop_output(const size_t len) {size_t l = min(len, _buffer.size());
    _total_read += l;
    while (l--)
        _buffer.pop_front();
}

//! Read (i.e., copy and then pop) the next "len" bytes of the stream
//! \param[in] len bytes will be popped and returned
//! \returns a string
std::string ByteStream::read(const size_t len) {string str = peek_output(len);
    pop_output(len);
    return str;
}

void ByteStream::end_input() {_eof = true; }

bool ByteStream::input_ended() const {return _eof; }

size_t ByteStream::buffer_size() const {return _buffer.size(); }

bool ByteStream::buffer_empty() const {return _buffer.empty(); }

bool ByteStream::eof() const {return _eof && _buffer.empty(); }

size_t ByteStream::bytes_written() const {return _total_write; }

size_t ByteStream::bytes_read() const {return _total_read; }

size_t ByteStream::remaining_capacity() const {return _capacity - _buffer.size(); }

通过下列指令完成编译；

mkdir build
cd build
cmake ..
make
make check_lab0

结果如下：

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