新手socket编程入门详解指南
开发环境
运行平台:Ubantu 14.04 LTS
疑问引导
问题1:头文件的疑问:
#include <sys/socket.h>
与#include <linux/socket.h>
有何区别?
解答:
1. 使用diff查看:adc分别表示添加、删除、修改
2. 其实是路径的不同导致有不同的socke.h文件
3. <sys/socket.h> 是 Internet Protocol family,也就是tcpip协议的应用层接口
4. <linux/socket.h>目前暂时未弄懂,但不是接口函数,估计是系统函数。它应该是被操作系统使用,猜测该文件在tcpip的传输层
问题2:大小端字节序问题:
1.c语言检测:利用指针取值和取址的交叉应用,为了增强网络移植性
2. 而socket提供了字节序转换函数:h:host;n:network;l:long32位;s:short16位
3. htonl:将主机的32位主机字节序(ip地址),转换为网络字节序(一列数据)。
问题3:就一个服务器、一个客户端来说,有如下的对应角色说法:
对象first | 对象second |
---|---|
服务器 | 客户端 |
监听者 | 广播者 |
提供服务 | 请求服务 |
解析socket编程整体过程:
建立与删除
服务器和客户端通过同一的socket信道通信,而创建一个socket信道,提供socket连接。
int socket(int domain,int type,int protocol);
domain(域):各个域以AF_XXX命令,意指地址族。决定使用何种的地址类型,确定通信特性:包括地址格式
type:确定套字节的类型,(还)可以自由增加类型。
常用:SOCK_STREAM (即:TCP)和 SOCK_DGRAM(即:UDP)
protocol:指定socket使用的传输协议编号,一般直接设置为0即可,以此表示为给定的域和套接字类型选择默认的传输协议。
返回值:正确返回套接字处理代码(我称之为套接字文件描述符),错误返回-1。该数值将存储使用。
服务器和客户端通都可以,关闭socket通信IO
int shutdown(int s,int how);
s:代表socket_fd,需要关闭的套接字文件描述符
how:为一种方式
shutdown是使socket信道处于不活动状态。可以让该信道关闭写端,而继续接收该套接字读端以此确定数据何时结束,然后再使用close来关闭这个信道。
连接关系
创建和销毁或关闭IO之后,需要知道如何标识一个目标通信进程。
原因:网络有多个计算机,某台计算机上运行着多个程序(进程)。下面是两层关系:
1)目标计算机的网络地址
2)目标计算机上的目标进程的所代表的端口号
所以,目前你需要了解到的有下面几点:
1. 字节序:直接看上面的问题2即可,简单的转换关系。
2. 地址格式:根据不同的因特网地址,在<netinet/in.h>定义不同的结构体,部分socket函数参数调用。如下
3. 定义地址结构体,根据实际装入数值作为socket API实参
4. 地址进制转换:对地址进行二进制与文本字符串格式之间的转换。inet_ntop或inet_pton
绑定接着,对于服务端来说,需要绑定(关联)地址和套接字。为给定的sockfd关联一个sockaddr结构数据。只有服务端将套接字绑定在(域)地址上,客户端才能够连接(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:(服务器)网络地址信息
返回值:判断是否正确绑定地址和套接字
连接在此之前,我们创建了套接字(socket)、建立连接基础(bind)。那么,就这就是为了在通信之前,将socket信道连接起来。
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 :网络地址信息
返回值:判断是否正确连接,客户端程序必须要能够处理connect返回的错误。
到目前,你或许已经发现了,connect函数的参数类型与个数都跟bind是一样的(他们的值并不一样,我所说的是形式),结合一起去理解,会更好。
毕竟,根据TCPIP协议,需要连接的信息:IP地址,端口号,就已经足够了。至于其余的MAC地址等等,在socket里面,我们不需要理会。
监听需要注意的是,这种连接,服务器还需要确定是哪个客户端请求连接。所以,服务器首先进入运行请求客户端(任意一个)连接的状态,进入listen(监听)状态。使用函数:
int listen(int s,int backlog);
s:服务器套接字描述符,是socket返回的值
backlog:指定同时能够处理的最大连接要求
函数返回值:是否正确进入监听状态
连接这时候,服务器已经进入了listen状态,然后紧接着调用:
int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);
s:服务器套接字描述符,是socket返回的值
addr:某一被连接的客户端的套接字数据
addrlen:某一被连接的客户端的套接字数据长度
返回:某一被连接的客户端的文件描述符
读取与发送数据
到目前为止,服务器和客户端都已经做好了双向通信的基础准备。
send与recv暂时不提及,读者自己去查API
int recv(int s,void *buf,int len,unsigned int flags); int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int falgs);
以下直接与代码相关:
//常用包含头文件 and socket编程的作用 #include <stdio.h> // #include <stdlib.h> // #include <errno.h> //errno错误信息变量 #include <unistd.h> // #include <stddef.h> // #include <sys/socket.h> //提供socket API #include <sys/un.h> // #include <sys/types.h> //socket API参数的类型定义文件 #include <arpa/inet.h> //地址转换函数 #include <netinet/in.h> //字节序函数(宏)、域地址类型定义
客户端代码:
#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 8000 int 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; }
服务器代码:
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <netinet/in.h> #include "wrap.h" #define MAXLINE 80 #define SERV_PORT 8000 int 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); } }
hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ ./server & [1] 15371 hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ Accepting connections ... hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ ./client this is a test! received from 192.168.191.6 at PORT 53685 THIS IS A TEST!
个人封装的socket接口函数:
#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内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持我们。
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本文标题:新手socket编程入门详解指南
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