基于Linux下C語言的Socket網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)上的兩個程序通過一個雙向的通信連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，這個連接的一端稱為一個socket狐蜕。

Socket被廣泛用作網(wǎng)絡(luò)通信，它幾乎支持所有的編程語言芭商，各種語言對于Socket操作流程也比較類似语盈。
服務(wù)端程序的創(chuàng)建流程為創(chuàng)建socket——綁定端口號——監(jiān)聽——接受連接——讀和寫哑了；
客戶端程序的創(chuàng)建流程為創(chuàng)建socket——通過IP和端口連接服務(wù)端——讀和寫。
[TOC]

服務(wù)端

1. 創(chuàng)建Socket

包含頭文件：
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
函數(shù)原型：int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函數(shù)里有三個參數(shù)烧颖。
domain選擇通信協(xié)議族弱左，常用的有以下幾種。

type指定Socket類型炕淮，常用以下幾種拆火。

protocol指定協(xié)議，常用以下幾種

type和protocol不可以隨意組合涂圆，當?shù)谌齻€參數(shù)type為 0自動選擇第二個參數(shù)對應(yīng)的默認協(xié)議

Socket如果創(chuàng)建成功们镜，則返回一個描述該網(wǎng)絡(luò)通信端點的文件描述符，操作系統(tǒng)會自動分配當前最小可用的文件描述符润歉。
示例代碼
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

2. 綁定端口號和IP地址

包含頭文件：
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
函數(shù)原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
bind()函數(shù)把地址族中的特定地址賦給socket模狭。
sockfdsocket描述字，通過socket創(chuàng)建踩衩，標識唯一一個服務(wù)端描述字嚼鹉。
sockaddr結(jié)構(gòu)體，通過初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)體然后進行強制類型轉(zhuǎn)化九妈。示例代碼如下：

struct sockaddr_in *server_socket = (struct sockaddr_in *)malloc(sizeof(struct sockaddr_in));
memset(server_socket, 0, sizeof (struct sockaddr_in)); // 清空sockaddr_in 結(jié)構(gòu)體
server_socket->sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 任意IP地址
server_socket->sin_family = AF_INET; // 使用IPv4協(xié)議族
server_socket->sin_port = htons(PORT); // 端口號

addrlen為sockaddr的長度反砌。
bind示例代碼如下
bind(sockfd, (struct sockaddr *)server_socket, sizeof (struct sockaddr));

3. 連接和監(jiān)聽

包含頭文件：
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
函數(shù)原型int listen(int sockfd, int backlog);
sockfd為服務(wù)端建立socket的文件描述符
backlog為對應(yīng)socket可以排隊的最大連接數(shù)
服務(wù)端調(diào)用listen()函數(shù)監(jiān)聽socket，當客戶端通過connect()函數(shù)連接服務(wù)端萌朱，發(fā)送連接請求時宴树，listen()就會監(jiān)聽到這個請求。

4. 接受客戶端連接

包含頭文件：
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
函數(shù)原型int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockfd為服務(wù)端打開的socket描述字
addr用于保存連接的客戶端的IP地址和端口號晶疼，其內(nèi)容與sockaddr結(jié)構(gòu)體類似酒贬。
addrlen是接受地址的長度。
accept()函數(shù)如果執(zhí)行成功翠霍，則返回一個由內(nèi)核生成的全新的套接字锭吨，用于和新客戶端之間通信。

5. 讀和寫

包含頭文件：
#include <unistd.h>
函數(shù)原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
函數(shù)原型：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
當socket打開網(wǎng)絡(luò)描述字后寒匙，程序可以像讀寫文件一樣向網(wǎng)絡(luò)描述字讀或者寫零如，對應(yīng)接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。

客戶端

1. 創(chuàng)建socket

過程同服務(wù)端锄弱，socket返回的套接字描述符將直接用于和對端通信考蕾。

2. 連接服務(wù)器

函數(shù)原型int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd為客戶端建立socket的文件描述符
addr為sockaddr結(jié)構(gòu)體保存的服務(wù)端的IP地址和端口號，以及協(xié)議類型会宪，例如：

struct sockaddr_in *server_addr = (struct sockaddr_in *)malloc(sizeof (struct sockaddr_in)); 
memset(server_addr, 0, sizeof (struct sockaddr_in)); 
server_addr->sin_family = AF_INET; // 使用IPv4協(xié)議族
server_addr->sin_port = htons(port); // port為服務(wù)器綁定的端口號
inet_pton(AF_INET, "xxx.xxx.xxx.xxx", &server_addr->sin_addr); // 服務(wù)端的IP地址

客戶端發(fā)起tcp連接請求肖卧，服務(wù)端監(jiān)聽到請求并接受請求后，TCP連接建立即可以開始傳輸文件掸鹅。（如果使用UDP協(xié)議有些許區(qū)別塞帐，暫時不做討論拦赠。）

3.發(fā)送數(shù)據(jù)

連接建立后，客戶端通過write()和write()函數(shù)向打開的sockfd發(fā)送或接受數(shù)據(jù)

代碼示例

Server

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/select.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define PORT 8000

int main()
{
    // 創(chuàng)建socket 
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 申請服務(wù)端和客戶端地址結(jié)構(gòu)體空間葵姥，客戶端地址用于保存新連接的地址端口信息
    struct sockaddr_in *server_socket = (struct sockaddr_in *)malloc(sizeof(struct sockaddr_in));
    struct sockaddr_in *client_socket = (struct sockaddr_in *)malloc(sizeof(struct sockaddr_in));
    socklen_t client_address_len;
    memset(server_socket, 0, sizeof (struct sockaddr_in));
    memset(client_socket, 0, sizeof (struct sockaddr_in));
    server_socket->sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_socket->sin_family = AF_INET;
    server_socket->sin_port = htons(PORT);
    // 綁定
    bind(sockfd, (struct sockaddr *)server_socket, sizeof (struct sockaddr));
    // 監(jiān)聽
    listen(sockfd, 20);
    // 接受
    int connect_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)client_socket, &client_address_len);
    char buf[] = "Hello Wrold!";
    // 發(fā)送
    while(write(connect_fd, buf, strlen(buf)))
    {
        printf("send msg: %s\n", buf);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

Client

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/select.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
    // 創(chuàng)建socket
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 準備地址結(jié)構(gòu)體
    struct sockaddr_in *server_addr = (struct sockaddr_in *)malloc(sizeof (struct sockaddr_in));
    memset(server_addr, 0, sizeof (struct sockaddr_in));
    server_addr->sin_family = AF_INET;
    server_addr->sin_port = htons(8000);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr->sin_addr);
    // 連接
    connect(sockfd, (struct sockaddr *)server_addr, sizeof (struct sockaddr)); // sockaddr_in強制轉(zhuǎn)換成sockaddr
    char buf[1024] = "";
    // 讀取
    while(read(sockfd, buf, 1024))
    {
        printf("recv msg: %s\n", buf);
        memset(buf, 0, 1024);
    }
    return 0;
}