⽹络socket编程（c语⾔）
⼀.socket通信简介
Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本⾝并不是协议，⽽是⼀个调⽤接⼝（API），通过Socket，我们才能使⽤TCP/IP协议，主要利⽤三元组【ip地址，协议，端⼝】。
socket起源于Unix，⽽Unix/Linux基本哲学之⼀就是“⼀切皆⽂件”，都可以⽤“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。
Socket()函数返回⼀个整型的Socket描述符，随后的连接建⽴、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。Socket是应⽤层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层。
⼆.⽹络socket客户端和服务器端连接过程如下：
1.1 socket() int socket(int domain,int type, int protocol); 返回值： 成功：返回指向新创建的socket的⽂件描述符，失败：返回-1。
domain：即协议域，⼜称为协议族（family）。常⽤的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采⽤对应的地址，如AF_INET决定了要⽤ipv4地址（32位的）与端⼝号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要⽤⼀个绝对路径名作为地址。
type：创建的套接字的类型，常⽤SOCK_STREAM（流式套接字），SOCK_DGRAM（数据报套接字）
protocol: 传0 表⽰使⽤默认协议。
1.2 bind() int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)； 返回值：函数执⾏成功返回0，否则返回-1, 并设置错误代码。
sockfd：需要绑定的套接字⽂件描述符。
addr：存⼊⽹络类型，⽹络地址和端⼝号的结构体。
addrlen：addr结构体的长度。
ipv4使⽤的结构体是struct sockaddr_in类型，所以绑定时需要强制类型转换成struct sockaddr类型
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family; /* 2 bytes address family, AF_xxx such as AF_INET /
in_port_t sin_port; / 2 bytes port*/
struct in_addr sin_addr; /* 4 bytes IPv4 address*/
unsigned char sin_zero[8]; /* 8 bytes unused padding data, always set be zero */
};
struct sockaddr
{
sa_family_t sa_family; /* 2 bytes address family, AF_xxx /
char sa_data[14]; / 14 bytes of protocol address */
}
在使⽤bind时常⽤的两个函数：htons和htonl，在将⼀个地址绑定到socket的时候，先将主机字节序转换成为⽹络字节序
serv_addr.sin_port = htons(LISTEN_PORT); serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
IP地址“127.0.0.1”这是点分⼗进制形式的字符串形式，⽽在结构体struct sockaddr_in 中IP地址是以32位(即4字节整形类型)数据保存的，这时我们可以调⽤ inet_aton() 函数将点分⼗进制字符串转换成 32位整形类型
1.3 listen() int listen(int sockfd,int backlog); 返回值：成功返回0，失败返回-1。 sockfd: socket⽂件描述符 backlog: 排队建⽴3次握⼿队列和刚刚建⽴3次握⼿队列的链接数和
1.4 accept() int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
属性相同的连接套接字，并为这个套接字分配⼀个⽂件描述符，然后以这个描述符返回
返回值：若成功则返回⼀个⾮负整数标识这个连接套接字，发⽣错误时返回-1。
sockfd:⼀个正在⽤于监听功能下的套接字的⽂件描述符。
addr：⽤于储存接受到的客户端的⽹络信息的结构体（参考bind下的使⽤）
addrlen：addr结构体长度
1.5 connect() int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd: 客户端的socket()创建的描述字
addr: 要连接的服务器的socket地址信息，这⾥⾯包含有服务器的IP地址和端⼝等信息
addrlen: socket地址的长度
客户端server.c程序编写
/*********************************************************************************
* Copyright: (C) 2021 jiaoer237
* All rights reserved.
*
* Filename: socket_server.c
* Description: This file
*
* Version: 1.0.0(11/21/2021)
* Author: yanp <2405204881@qq>
* ChangeLog: 1, Release initial version on "11/21/2021 01:59:13 PM"
*
********************************************************************************/
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#define PORT 8899
#define BACKLOG 13
int main()
{
int listen_fd,clien_fd=-1;
struct sockaddr_in cli_addr;
socklen_t cliaddr_len;
char buf[1024];
int rv=-1;
listen_fd=socket_server_init(NULL,PORT);/*初始化socket函数*/
while(1)
{
printf("\nstart waiting and accept new \n");
clien_fd=accept(listen_fd,(struct sockaddr*)&cli_addr,&cliaddr_len);/*accept调⽤*/
if(clien_fd<0)
{
printf("accept new client failure:%s\n",strerror(errno));
return-1;
}
printf("accept new client[%s:%d] with fd [%d]\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr),ntohs(cli_addr.sin_port),clien_fd);
memset(buf,0,sizeof(buf));
rv=read(clien_fd,buf,sizeof(buf));
if(rv<0)
{
printf("read data from socket[%d] failure:%s\n",clien_fd,strerror(errno));
close(clien_fd);
continue;
}
else if(0==rv)
{
printf("read data from socket[%d] failure:%s\n",clien_fd,strerror(errno));
close(clien_fd);
continue;
}
printf("read %d data from server client [%d] and echo it back:'%s'\n",rv,clien_fd,buf);
if(write(clien_fd,buf,rv)<0)
{
printf("write %d bytes data back to client[%d] failure:%s\n",rv,clien_fd,strerror(errno));
close(clien_fd);
}
}
return0;
}
int socket_server_init(char*listen_ip,int listen_port)
{
int listenfd;
struct sockaddr_in servaddr;
if((listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)/*创建socket描述符*/
{
printf("socket_server to create a TCP socket fd failure:[%s]\n",strerror(errno));
return-1;
}
printf("create a tcp socket fd[%d] success\n",listenfd);
int on=1;
if((setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on)))<0)/*让端⼝号能够⽴即重复使⽤*/
{
服务器端client.c程序编写 printf ("setsockopt failure:%s",strerror (errno ));
return -2;
}
memset (&servaddr ,0,sizeof (servaddr ));
servaddr .sin_family =AF_INET ;
servaddr .sin_port =htons (PORT );
if (!listen_ip )/*加⼊传⼊IP 地址则监听指定ip ，否则监听所有ip*/
{
servaddr .sin_addr .s_addr =htonl (INADDR_ANY );
}
else
{
servaddr .sin_addr .s_addr =htonl (listen_port );
}
if (bind (listenfd ,(struct sockaddr *)&servaddr ,sizeof (servaddr ))<0)/*绑定端⼝号和ip*/
{
printf ("socket[%d] bind on port[%d] for ip address failure:%s\n",listenfd ,listen_port ,strerror (errno ));
return -2;
}
printf ("socket[%d] bind on port[%d] for ip address success\n"
write的返回值,listenfd ,listen_port );
listen (listenfd ,BACKLOG );
return listenfd ;
}
/*********************************************************************************
* Copyright: (C) 2021 jiaoer237
* All rights reserved.
*
* Filename: socket_client.c
* Description: This file
*
* Version: 1.0.0(11/21/2021)
* Author: yanp <2405204881@qq>
* ChangeLog: 1, Release initial version on "11/21/2021 08:49:25 PM"
*
********************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_PORT 8899
#define MSG_STR "Hello yanp, Unix Network Program World!"
#define SERVER_IP "192.168.1.120"
int main (int argc ,char **argv )
{
int conn_fd = -1;
int rv = -1;
char buf [1024];
struct sockaddr_in serv_addr ;
conn_fd =socket (AF_INET ,SOCK_STREAM ,0);/*socket 创建客户端的描述符*/
if (conn_fd <0)
{
printf ("create client socket failure:%s\n",strerror (errno ));
return -1;
}
客户端连接服务器之后进⾏读写操作
}
memset (&serv_addr , 0, sizeof (serv_addr ));
serv_addr .sin_family = AF_INET ;
serv_addr .sin_port = htons (SERVER_PORT );
inet_aton (SERVER_IP ,&serv_addr .sin_addr );/*将点分⼗进制转换成32位整型类型*/
if (connect (conn_fd ,(struct sockaddr *)&serv_addr ,sizeof (serv_addr ))<0)/*连接服务器*/
{
printf ("client[%d] connect to server[%s:%d] failure:%s\n",conn_fd ,SERVER_IP ,SERVER_PORT ,strerror (errno )); return -1;
}
if (write (conn_fd ,MSG_STR ,strlen (MSG_STR ))<0)
{
printf ("write data to server[%s,%d] failure:%s\n",SERVER_IP ,SERVER_PORT ,strerror (errno ));
return -2;
}
memset (buf ,0,sizeof (buf ));
rv =read (conn_fd ,buf ,sizeof (buf ));
if (rv <0)
{
printf ("read data from server failure:%s\n",strerror (errno ));
return -3;
}
else if (rv ==0)
{
printf ("client connetc to server get disconnect\n");
return -4;
}
printf ("read %d bytes from server:'%s'\n",rv ,buf );
return 0;
}
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