新手socket編程入門詳解指南

2020-01-26 13:27:52

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

開發環境

運行平臺：Ubantu 14.04 LTS

疑問引導

問題1：頭文件的疑問：

#include <sys/socket.h>與#include <linux/socket.h>有何區別？

解答：

1. 使用diff查看：adc分別表示添加、刪除、修改

2. 其實是路徑的不同導致有不同的socke.h文件

3. <sys/socket.h> 是 Internet Protocol family，也就是tcpip協議的應用層接口

4. <linux/socket.h>目前暫時未弄懂，但不是接口函數，估計是系統函數。它應該是被操作系統使用，猜測該文件在tcpip的傳輸層

問題2：大小端字節序問題：

1.c語言檢測：利用指針取值和取址的交叉應用，為了增強網絡移植性

2. 而socket提供了字節序轉換函數：h：host；n：network；l：long32位；s：short16位

3. htonl：將主機的32位主機字節序（ip地址），轉換為網絡字節序（一列數據）。

問題3：就一個服務器、一個客戶端來說，有如下的對應角色說法：

對象first	對象second
服務器	客戶端
監聽者	廣播者
提供服務	請求服務

解析socket編程整體過程：

建立與刪除
服務器和客戶端通過同一的socket信道通信，而創建一個socket信道，提供socket連接。

int socket(int domain,int type,int protocol);

domain（域）：各個域以AF_XXX命令，意指地址族。決定使用何種的地址類型，確定通信特性：包括地址格式
type：確定套字節的類型，（還）可以自由增加類型。
常用：SOCK_STREAM （即：TCP）和 SOCK_DGRAM（即：UDP）
protocol：指定socket使用的傳輸協議編號，一般直接設置為0即可，以此表示為給定的域和套接字類型選擇默認的傳輸協議。
返回值：正確返回套接字處理代碼（我稱之為套接字文件描述符），錯誤返回-1。該數值將存儲使用。

服務器和客戶端通都可以，關閉socket通信IO

int shutdown(int s,int how);

s：代表socket_fd，需要關閉的套接字文件描述符
how：為一種方式
shutdown是使socket信道處于不活動狀態?？梢宰屧撔诺狸P閉寫端，而繼續接收該套接字讀端以此確定數據何時結束，然后再使用close來關閉這個信道。

連接關系

創建和銷毀或關閉IO之后，需要知道如何標識一個目標通信進程。
原因：網絡有多個計算機，某臺計算機上運行著多個程序（進程）。下面是兩層關系：
1）目標計算機的網絡地址
2）目標計算機上的目標進程的所代表的端口號

所以，目前你需要了解到的有下面幾點：

1. 字節序：直接看上面的問題2即可，簡單的轉換關系。
2. 地址格式：根據不同的因特網地址，在<netinet/in.h>定義不同的結構體，部分socket函數參數調用。如下
3. 定義地址結構體，根據實際裝入數值作為socket API實參
4. 地址進制轉換：對地址進行二進制與文本字符串格式之間的轉換。inet_ntop或inet_pton

綁定接著，對于服務端來說，需要綁定（關聯）地址和套接字。為給定的sockfd關聯一個sockaddr結構數據。只有服務端將套接字綁定在（域）地址上，客戶端才能夠連接（connect）成功。

int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen);

sockfd：套接字文件描述符，是socket返回的值
my_addr：（服務器）網絡地址信息
返回值：判斷是否正確綁定地址和套接字

連接在此之前，我們創建了套接字（socket）、建立連接基礎（bind）。那么，就這就是為了在通信之前，將socket信道連接起來。

int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);

sockfd：套接字文件描述符，是socket返回的值
serv_addr ：網絡地址信息
返回值：判斷是否正確連接，客戶端程序必須要能夠處理connect返回的錯誤。

到目前，你或許已經發現了，connect函數的參數類型與個數都跟bind是一樣的（他們的值并不一樣，我所說的是形式），結合一起去理解，會更好。
畢竟，根據TCPIP協議，需要連接的信息：IP地址，端口號，就已經足夠了。至于其余的MAC地址等等，在socket里面，我們不需要理會。

監聽需要注意的是，這種連接，服務器還需要確定是哪個客戶端請求連接。所以，服務器首先進入運行請求客戶端（任意一個）連接的狀態，進入listen（監聽）狀態。使用函數：

int listen(int s,int backlog);

s：服務器套接字描述符，是socket返回的值
backlog：指定同時能夠處理的最大連接要求
函數返回值：是否正確進入監聽狀態

連接這時候，服務器已經進入了listen狀態，然后緊接著調用：

int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);

s：服務器套接字描述符，是socket返回的值
addr：某一被連接的客戶端的套接字數據
addrlen：某一被連接的客戶端的套接字數據長度
返回：某一被連接的客戶端的文件描述符

讀取與發送數據

到目前為止，服務器和客戶端都已經做好了雙向通信的基礎準備。
send與recv暫時不提及，讀者自己去查API

int recv(int s,void *buf,int len,unsigned int flags); int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int falgs);

以下直接與代碼相關：

//常用包含頭文件 and socket編程的作用#include <stdio.h> //#include <stdlib.h> //#include <errno.h> //errno錯誤信息變量#include <unistd.h> //#include <stddef.h> //#include <sys/socket.h> //提供socket API#include <sys/un.h> // #include <sys/types.h> //socket API參數的類型定義文件#include <arpa/inet.h> //地址轉換函數#include <netinet/in.h> //字節序函數（宏）、域地址類型定義

客戶端代碼：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <netinet/in.h>#include <pthread.h>#include "wrap.h"#define MAXLINE 80#define SERV_PORT 8000int main(int argc, char *argv[]){ struct sockaddr_in servaddr; char buf[MAXLINE]; int sockfd, n; sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET, "192.168.191.6", &servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)); while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) { Write(sockfd, buf, strlen(buf)); n = Read(sockfd, buf, MAXLINE); if (n == 0) printf("the other side has been closed./n"); else Write(STDOUT_FILENO, buf, n); } Close(sockfd); return 0;}

服務器代碼：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <netinet/in.h>#include "wrap.h"#define MAXLINE 80#define SERV_PORT 8000int main(void){ struct sockaddr_in servaddr, cliaddr; socklen_t cliaddr_len; int listenfd, connfd; char buf[MAXLINE]; char str[INET_ADDRSTRLEN]; int i, n; listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.191.6"); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)); Listen(listenfd, 20); printf("Accepting connections .../n"); while (1) { cliaddr_len = sizeof(cliaddr); connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &cliaddr_len); while (1) { n = Read(connfd, buf, MAXLINE); if (n == 0) { printf("the other side has been closed./n"); break; } printf("received from %s at PORT %d/n", (char *)inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)), (int)ntohs(cliaddr.sin_port)); for (i = 0; i < n; i++) buf[i] = toupper(buf[i]); Write(connfd, buf, n); } Close(connfd); }}

運行結果：

hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ ./server &[1] 15371hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ Accepting connections ...hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ ./clientthis is a test! received from 192.168.191.6 at PORT 53685THIS IS A TEST!

個人封裝的socket接口函數：

#include "wrap.h"void perr_exit(const char *s){ perror(s); exit(1);}int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t * salenptr){ int n; again: if ((n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0) { if ((errno == ECONNABORTED) || (errno == EINTR)) goto again; else perr_exit("accept error"); } return n;}void Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen){ if (bind(fd, sa, salen) < 0) perr_exit("bind error");}void Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen){ if (connect(fd, sa, salen) < 0) perr_exit("connect error");}void Listen(int fd, int backlog){ if (listen(fd, backlog) < 0) perr_exit("listen error");}int Socket(int family, int type, int protocol){ int n; if ((n = socket(family, type, protocol)) < 0) perr_exit("socket error"); return n;}ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes){ ssize_t n; again: if ((n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1) { if (errno == EINTR) goto again; else return -1; } return n;}ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes){ ssize_t n; again: if ((n = write(fd, ptr, nbytes)) == -1) { if (errno == EINTR) goto again; else return -1; } return n;}void Close(int fd){ if (close(fd) == -1) perr_exit("close error");}ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n){ size_t nleft; ssize_t nread; char *ptr; ptr = vptr; nleft = n; while (nleft > 0) { if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) { if (errno == EINTR) nread = 0; else return -1; } else if (nread == 0) break; nleft -= nread; ptr += nread; } return n - nleft;}ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n){ size_t nleft; ssize_t nwritten; const char *ptr; ptr = vptr; nleft = n; while (nleft > 0) { if ((nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0) { if (nwritten < 0 && errno == EINTR) nwritten = 0; else return -1; } nleft -= nwritten; ptr += nwritten; } return n;}ssize_t my_read(int fd, char *ptr){ static int read_cnt; static char *read_ptr; static char read_buf[100]; if (read_cnt <= 0) { again: if ((read_cnt = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) < 0) { if (errno == EINTR) goto again; return -1; } else if (read_cnt == 0) return 0; read_ptr = read_buf; } read_cnt--; *ptr = *read_ptr++; return 1;}ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen){ ssize_t n, rc; char c, *ptr; ptr = vptr; for (n = (ssize_t)1; n < (ssize_t)maxlen; n++) { if ((rc = my_read(fd, &c)) == 1) { *ptr++ = c; if (c == '/n') break; } else if (rc == 0) { *ptr = 0; return n - 1; } else return -1; } *ptr = 0; return n;}

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持武林網。

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