【项目】在线编译系统

一、需求分析

1、客户端

（1）允许用户选择不同的语言，比如说：C,C++。
（2）提供用户编写代码的功能，将用户编写代码保存到本地
（3）将用户编写的代码传输到服务器
（4）能够接受服务器处理结果并显示

2、服务器

（1）接受客户端传输的数据，包括语言类型和代码
（2）能根据用户选择的语言类型对代码进行编译，编译完成后有两种结果

• 编译成功：将编译的可执行文件执行，将执行结果发送给客户端
• 编译失败：将出错信息反馈给客户端
  

3、功能流程

二、具体功能实现

1、服务器功能实现

（1）首先要实现的是服务器与客户端的连接，所以第一步我们创建出套接字，这里我们选用TCP协议使得客户端和服务器相连接（三次握手建立连接），也就是实现socket()、bind()和listen()等操作。
注意：

• 如果实现的是一台主机上完成操作，那么就可以将IP地址设为回环地址“127.0.0.1”。但是要是在两台主机（一个模拟客户端一个模拟服务器）来实现通讯就要把这个IP地址设置为服务器主机的IP地址。
• listen的第二个参数是内核维护的完成三次握手的连接，一般设置为5。
• bind()失败有两种原因：①ip地址不是我们本机的IP地址。
  ②端口号不对（使用了没有权限的端口号或者使用了别的程序正在用的端口号）。

//创建套接子，实现客户端与服务器连接，对套接字进行初始化
//1、实现对套接字的初始化（调用socket()、bind()、listen()）
int CreateSocket(char *ip, short port)
{
	int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (listenfd == -1)  return -1;//在主函数中实现断言

	struct sockaddr_in ser_addr;
	memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));//地址初始化
	ser_addr.sin_family = AF_INET;
	ser_addr.sin_port = htons(port);
	ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);

	int res = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&ser_addr, sizeof(ser_addr));
	if (res == -1) return -1;

	res = listen(listenfd, LISTENSIZE);
	if (res == -1) return -1;

	return listenfd;
}

（2）创建epoll_creat()，将客户端所连接上的所有事件添加到epoll在内核所创建的事件表中，实现了I/O复用技术；
实现：首先要通过epoll_create()创建一个内核事件表epfd。然后将套接字sockfd使用cepoll_ctl的方式添加到内核事件表当中，关注的事件为读事件。最后使用epoll_wait来监听内核事件表,返回就绪事件。

（3）因为有的事件为空，所以我们使用epoll_wait()循环获取就绪的文件描述符；

• 获取新的客户端连接
  当有新的客户端连接造成sockfd就绪的时候就需要获取新的客户端连接 。通过socket编程里面的accept函数获取。再将该连接关注的事件类型设置为可读和断开异常事件并采取ET模式通过epoll_ctl添加到内核事件表当中。最后将监听的文件描述符通过fcntl函数设置为非阻塞。

//客户端有事件要处理
static void InsertFdToEpoll(int epfd, int fd, short event)
{
	struct epoll_event ev;
	ev.data.fd = fd;
	ev.events = event;
	int res = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);//将事件放入内核事件事件表中
	assert(res != -1);
}

//获取新的客户端
static void GetNewLink(int epfd, int listenfd)
{
	struct sockaddr_in cli_addr;//定义客户端结构
	socklen_t len = sizeof(cli_addr);

	int c = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &len);//连接客户端
	if (c == -1) return;

	InsertFdToEpoll(epfd, c, EPOLLIN | EPOLLRDHUP | EPOLLET);
}

• 连接成功，处理事件

//删除对应内核时间表中的事件
static void DeleteFdFromEpoll(int epfd, int fd)
{
	int res = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
	assert(res != -1);
}
//处理就绪事件和处理就绪非连接事件
static void DealReadyFd(int epfd, struct epoll_event *evbuff, int n, int listenfd)
{
	int i = 0;
	for (; i < n; ++i)
	{
		//循环遍历就绪描述符号
		int fd = evbuff[i].data.fd;
		if (fd == listenfd)  //  有新的客户端连接 sockfd就绪
		{
			//获取新的客户端进行连接
			GetNewLink(epfd, fd);//要获取新的客户端必须拿到就绪sockfd和内核事件表的文件描述符
		}
		else  //  fd这个客户端有数据到达
		{
			//有事件就绪——也可能为客户端断开了连接
			if (evbuff[i].events & EPOLLRDHUP)
			{
				//客户端断开连接
				//1.删除对应内核时间表中的事件
				//2.关闭文件描述符
				DeleteFdFromEpoll(epfd, fd);
				close(fd);
			}
			else
			{
				// 两种选择： 1） 一次将数据读完  2）分多次将数据读完
				int language = RecvFile(fd);
				int err_size = BuildFile(language);
				if (err_size > 0)
				{
					//  将错误信息发送给客户端
					SendFile(fd, ERR, err_size);
					continue;
				}

				// 执行 a.out     java  main
			}
		}
	}
}

• 接收客户端的代码

static int RecvFile(int fd)
{
	//接收协议头。根据语言类型创建对应文件
	//接受到代码信息后保存到本地
	Head head;  //  language   filesize
	//创建本地文件-接收协议头
	int n = recv(fd, &head, sizeof(head), 0);
	if (n <= 0)
	{
		return -1;
	}

	int filefd = open(file[head.language], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
	assert(filefd != -1);

	int sum = 0;

	//接收代码
	while (1)
	{
		char buff[128] = { 0 };
		int size = head.filesize - sum > 127 ? 127 : head.filesize - sum;
		int n = recv(fd, buff, size, 0);
		sum += n;

		write(filefd, buff, n);

		if (sum == head.filesize)
		{
			break;
		}
	}

	close(filefd);

	//返回语言类型
	return head.language;
}

（4）根据所获取的具体时间，安排不同的任务；

2、客户端功能实现

（1）在线编译系统实现，首先与客户端相连接
建立连接即就是socket编程。首先通过socket创建一个套接字，然后客户端通过connect的方式与服务器建立连接。
（2）其次选择要使用的语言 然后编写代码
（3）发送自己写的代码
这里我们采用协议的方式，我们与服务器相互合作的协议是：语言类型+代码量
其次发送代码

int BuildFile(int language)
{
	//  C  --   gcc    CPP  --  g++     Java  ---  javac    go ---  go build
	int num = 0;
	int fds[2];
	pipe(fds);
	//应该创建子进程去替换系统的可执行文件vim
	pid_t pid = fork();
	assert(pid != -1);
	if (pid == 0)
	{
		close(fds[0]);
		close(1);
		close(2);
		dup(fds[1]);
		dup(fds[1]);
		switch (language)
		{
		case 0:
			execl("/usr/bin/gcc", "/usr/bin/gcc", file[language]);
			perror("gcc error: ");
			break;
		case 1:
			execl("/usr/bin/g++", "/usr/bin/g++", file[language]);
			perror("g++ error: ");
			break;
		case 2:
			execl("/usr/bin/javac", "/usr/bin/javac", file[language]);
			perror("javac error: ");
			break;
		default:
			break;
		}

		close(fds[1]);
		close(1);
		close(2);
	}
	else
	{
		close(fds[1]);
		wait(NULL);
		int fd = open("error.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);
		assert(fd != -1);

		
		while (1)
		{
			char buff[128] = { 0 };
			int n = read(fds[0], buff, 127);
			if (n <= 0)
			{
				break;
			}

			num += n;

			write(fd, buff, n);
		}

		close(fd);
	}

	return num;  // 0    > 0
}

（4）得到反馈结果，做出下一步的选择