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前提知识补充 为不同机器上的两个进程之间提供通信机制 主机字节序小端存储,网络字节序大端存储 特点TCPUDP连接类型面向连接无连接可靠性高低有序性保证数据包按顺序到达不保证数据包顺序流量控制有滑动窗口机制无拥塞控制有拥塞控制机制无复杂性较高较低…Linux套接字Socket
前提知识补充 为不同机器上的两个进程之间提供通信机制 主机字节序小端存储,网络字节序大端存储 特点TCPUDP连接类型面向连接无连接可靠性高低有序性保证数据包按顺序到达不保证数据包顺序流量控制有滑动窗口机制无拥塞控制有拥塞控制机制无复杂性较高较低实时性较差较好适用场景文件传输、Web 应用、电子邮件等实时音视频、在线游戏、DNS 查询等 Socket
前情提示
inet_addr函数 将点分十进制格式的 IPv4 地址字符串转换为网络字节序的 32 位无符号整数 接口代码
#include arpa/inet.hin_addr_t inet_addr(const char* ip_address);参数解释
ip_address: 点分十进制IPV4
返回值 网络字节序的 32 位无符号整数 实例代码
#include stdio.h
#include arpa/inet.h
#include errno.h
#include string.hint main() {// 定义IPV4地址const char *ip_address 192.168.1.1;in_addr_t ip;// 将点分十进制格式的 IP 地址转换为 32 位无符号整数ip inet_addr(ip_address);if (ip INADDR_NONE) {perror(inet_addr);printf(无效的 IP 地址: %s\n, ip_address);return 1;}// 打印转换后的 IP 地址printf(IP 地址: %s\n, ip_address);printf(转换后的 32 位无符号整数: 0x%08X\n, (unsigned int)ip);return 0;
}套接字结构定义
#include netine/in.hstruct sockaddr_in
{// 地址族,对于IPV4地址应设置为 AF_INETsa_family_t sin_family;// 16位端口号,以大端字节序存储in_port_t sin_port;// 32位IPV4地址,以大端字节序存储,指明通信所使用的IP地址/*** struct in_addr {* in_addr_t s_addr; /* 32 位无符号整数表示 IP 地址 */* };*/struct in_addr sin_addr;// 填充字段,一般设置为0unsigned char sin_zero[8]
}字节序 将16位和32位整数在主机字节序和网络字节序之间进行转换 接口代码
#include netinet/in.h// h:hostname -- 本地
// to:to -- 转变
// n:network -- 网络
// l:32位
// s:16位
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);
unsigned short int htons(unsigned short int hostshort);
unsigned long int ntohl(unsigned short int netlong);
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort);gethostname函数 获取主机名 接口代码
#include unistd.hint gethostname(char* name,int namelength);参数解释
name: 自定义缓冲区namelength: 自定义缓冲区大小
返回值
成功时返回 0。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因
实例代码
#include unistd.h
#include stdlib.h
#include stdio.h
#include string.hint main()
{char buf[256];int res;res gethostname(buf, sizeof(buf));if (res 0)printf(本机地址为: %s\n, buf);return 0;
}地址转换打印函数inet_ntoa 将网络字节转换位可打印四点表示法格式的字符串 接口代码
#include arpa/inet.hchar* inet_ntoa(struct in_addr in);参数解释
in: 32位无符号整数
返回值
成功时返回一个指向静态分配的字符数组的指针该数组包含点分十进制格式的 IP 地址字符串。如果输入无效则返回 NULL
实例代码
#include stdio.h
#include arpa/inet.h
#include string.hint main()
{struct in_addr addre;addre.s_addr inet_addr(192.168.1.1);char *buf;buf inet_ntoa(addre);printf(四点表示法字符串为: %s\n, buf);return 0;
}服务器端and客户端
TCP执行流程 UDP执行流程 socket(创建) 创建通信连接句柄 接口代码
#include sys/socket.hint socket(int domain,int type,int protocol);参数解释 domain指定通信域也称为地址族决定了将使用的寻址方案。常见的值包括 AF_INETIPv4 网络协议。AF_INET6IPv6 网络协议。AF_UNIX 或 AF_LOCAL本地通信同一台机器上的进程间通信。 type指定套接字的类型决定了通信方式。常见的值包括 SOCK_STREAM提供有序的、可靠的、基于连接的字节流服务通常使用 TCP 协议。 SOCK_DGRAM提供无连接的、不可靠的数据报服务通常使用 UDP 协议。 SOCK_RAW提供原始网络协议访问通常用于底层网络编程。 protocol指定具体的协议。大多数情况下可以设置为 0。
返回值 成功时返回一个非负整数即新创建的套接字的文件描述符。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。 实例代码
// 参考下方汇总bind(绑定) 把电脑上真正的网络地址与一个套接字标识符关联起来 接口代码
#include sys/types.h
#include sys/socket.hint bind(int sockfd,const struct sockaddr* address,size_t addrlen);参数解释
sockfd: 要绑定的套接字描述符address: 要绑定的地址信息addrlen: address接口体大小
返回值
成功时返回 0失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因
实例代码
// 参考下方汇总listen(监听) 绑定之后在任何客户端系统可以连接到新建立的服务器端点之前服务器必须设定为等待连接 接口代码
#include sys/socket.hint listen(int sockfd,int backlog);参数解释
sockfd要设置为监听状态的套接字描述符。backlog指定等待连接的最大队列长度。这是指尚未被 accept 接受但已经完成三次握手的连接请求的数量
返回值
成功时返回 0。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。
实例代码
// 参考下方汇总accept(接受连接) 当服务器收到客户端connect请求时必须建立一个全新的套接字来处理这个特定的通信。第一个套接字只用来建立通信第二个套接字由accept完成 接口代码
#include sys/types.h
#include sys/socket.hint accept(int sockfd,struct sockaddr* address,size_t* add_len);参数解释
sockfd: 处于监听状态的套接字address: 当服务器调用 accept 函数接受一个新的连接请求时address 会被填充为连接到服务器的客户端的地址信息address: 指定address缓冲区大小,并在返回时更新实际存储长度
返回值
成功时返回一个新的套接字描述符该描述符用于与客户端进行通信。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。
实例代码
// 参考下方汇总connect(请求连接) 客户程序通过一个未命名套接字和服务器监听套接字之间建立连接的方法来连接到服务器 接口代码
#include sys/socket.hint connect(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);参数解释
sockfd: 指定的套接字将连接到参数address指定服务器套接字addr: 目的地址,IPV4或IPV6addrlen: addr结构体大小
返回值
成功时返回 0。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。
实例代码
// 参考下方汇总recv(接收数据) 从指定的文件描述符读取数据 接口代码
#include sys/types.h
#include sys/socket.hssize_t recv(int sockfd,void* buffer,size_t length,int flags);参数解释
sockfd要从中接收数据的套接字描述符。buf指向一个缓冲区的指针用于存储接收到的数据。len缓冲区的大小以字节为单位。flags指定调用的行为选项。常见的标志包括 0默认行为阻塞直到有数据可读或发生错误。MSG_PEEK查看传入的数据而不从输入队列中移除。MSG_DONTWAIT非阻塞模式如果当前没有数据可读则立即返回 -1 并设置 errno 为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。MSG_WAITALL阻塞直到至少 len 字节的数据被接收或者发生错误
返回值
成功时返回实际接收到的字节数可能少于请求的 len。如果连接关闭且所有数据已被读取返回 0。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。
实例代码
// 参考下方汇总send(发送数据) 向指定套接字发送数据 接口代码
#include sys/types.h
#include sys/socket.hssize_t send(int sockfd,const void* buffer,size_length len,int flags);参数解释
ockfd要发送数据的套接字描述符。buf指向包含要发送数据的缓冲区的指针。len要发送的数据长度以字节为单位。flags指定调用的行为选项。常见的标志包括 0默认行为阻塞直到所有数据被发送或发生错误。MSG_DONTWAIT非阻塞模式如果当前无法立即发送数据则立即返回 -1 并设置 errno 为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。MSG_NOSIGNAL防止 SIGPIPE 信号当对端已经关闭连接时不会产生 SIGPIPE 信号。MSG_OOB发送带外数据out-of-band data。
返回值
成功时返回实际发送的字节数可能少于请求的 len。如果连接关闭且所有数据已被发送返回 0。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。
实例代码
// 参考下方汇总close(关闭) 通过文件描述符关闭套接字 接口代码
#include unistd.hint close(int fd);参数解释
fd要关闭的文件描述符。
返回值
成功时返回 0。失败时返回 -1并设置 errno 以指示错误原因。
实例代码
// 参考下方汇总recvfrom(接收) UDP接收函数 接口代码
#include unistd.h
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.hssize_t revcfrom(int sockfd,void* message,size_t length,int flags,struct sockaddr* send_add,socklen_t* add_len);参数解释
sockfd: Socket创建文件描述符message: 存储接收数据length: message缓冲区的最大长度flags: 用于修改revcfrom的行为 MSG_PEEK查看传入的数据但不将其从输入队列中移除。MSG_WAITALL等待接收指定数量的字节除非发生错误或信号中断。MSG_DONTWAIT使 recvfrom 在非阻塞模式下操作如果没有数据可读则立即返回 -1 并设置 errno 为 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。 send_addr: 存储发送方的地址信息 当为NULL时雨recv工作方式相同 add_len: send_addr的实际大小
返回值
成功返回接收到的字节数可能小于 length。失败返回 -1并设置 errno 以指示错误类型。
实例代码
// 参考下方汇总sendto(发送) UDP发送函数 接口代码
#include unistd.h
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.hssize_t sendto(int sockfd, const void *message, size_t length, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t dest_len);参数解释
sockfd: Socket创建文件描述符message: 要发送的信息length: 要发送信息的长度flags: 用于修改sendto MSG_CONFIRM请求确认。MSG_DONTROUTE不要路由直接发送到本地网络。MSG_EOR记录结束。MSG_OOB带外数据。MSG_NOSIGNAL防止 SIGPIPE 信号。 dest_addr: 指向发送到目标地址的信息dest_len: dest_addr结构体大小
返回值
成功返回发送的字节数可能小于 length。失败返回 -1并设置 errno 以指示错误类型。
实例代码
// 见下方汇总综合实例–TCP连接
server-tcp.c
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include string.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include arpa/inet.h
#include netdb.hint port 7777; // 端口号
int main()
{char buf[4096]; // 接收服务器端返回信息缓冲区int socketDes;int addLen; // 接收连接时地址信息长度// 创建套接字文件描述符socketDes socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 地址信息struct sockaddr_in sin;bzero(sin, sizeof(sin));sin.sin_family AF_INET;/*** INADDR_ANY 是一个常量值为 0x00000000表示绑定到所有可用的网络接口。* 这意味着服务器将监听所有可用的网络接口上的指定端口*/sin.sin_addr.s_addr INADDR_ANY;sin.sin_port htons(port); // 监听端口// 绑定int bindRes;bindRes bind(socketDes, (struct sockaddr *)sin, sizeof(sin));if (bindRes -1){printf(bind--);exit(1);}// 监听int listenRes;listenRes listen(socketDes, 20);if (listenRes -1){perror(listen--);exit(1);}while (1){struct sockaddr_in pin;int temp_sock_descriptor;temp_sock_descriptor accept(socketDes, (struct sockaddr *)pin, addLen);// 打印客户端信息printf(Connection accepted from %s:%d\n, inet_ntoa(pin.sin_addr), ntohs(pin.sin_port));if (temp_sock_descriptor -1){perror(accept--);exit(1);}size_t len;len recv(temp_sock_descriptor, buf, sizeof(buf), 0);if (len -1){perror(recv--);exit(1);}printf(喜羊羊: %s\n, buf);// 示例向客户端发送一条欢迎消息const char *sendMessage Welcome to the server!\n;if (strcmp(buf, 你好) 0)sendMessage 你也好;send(temp_sock_descriptor, sendMessage, strlen(sendMessage), 0); // 发送数据memset(buf, 0, 4096); // 清空数组close(temp_sock_descriptor); // 关闭套接字}return 0;
}client-tcp.c
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include string.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include arpa/inet.h
#include netdb.h// 服务器地址
const char *hostname 127.0.0.1;
int port 7777;int main(int argc, char *argv[])
{char buf[4096];int socketDes;char *message;if (argc 2){printf(发送信息不能为空\n);exit(1);}message argv[1];// 创建套接字文件描述符socketDes socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (socketDes -1){perror(socket--);exit(1);}// 处理对方IP数据struct hostent *server_host_name;server_host_name gethostbyname(hostname);if (server_host_name 0){perror(接受失败--);exit(1);}struct sockaddr_in pin;bzero(pin, sizeof(pin));pin.sin_family AF_INET;pin.sin_addr.s_addr ((struct in_addr *)(server_host_name-h_addr))-s_addr;pin.sin_port htons(port);// 请求连接int res;res connect(socketDes, (void *)pin, sizeof(pin));if (res -1){perror(res--);exit(1);}// 发送数据ssize_t len;len send(socketDes, message, sizeof(message), 0);// 接收数据ssize_t reveLen;reveLen recv(socketDes, buf, sizeof(buf), 0);printf(灰太狼: %s\n, buf);// 关闭close(socketDes);exit(0);
}综合实力–UDP连接
server-udp.c
#include sys/types.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include arpa/inet.h
#include netdb.h
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
#include sys/time.hint main(int argc, char *argv[])
{int socketDes;socketDes socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (socketDes 0){printf(文件描述符创建失败\n);exit(1);}struct sockaddr_in servAddr;struct sockaddr_in clientAddr;servAddr.sin_family AF_INET;servAddr.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);servAddr.sin_port htons(7777);int rc bind(socketDes, (struct sockaddr *)servAddr, sizeof(servAddr));if (rc 0){printf(绑定失败\n);exit(1);}printf(等待接收信息\n);char msg[50];int cliLen, n;while (1){memset(msg, 0x0, 50);cliLen sizeof(clientAddr);n recvfrom(socketDes, msg, 50, 0, (struct sockaddr *)clientAddr, cliLen);if (n 0){printf(信息接受失败\n);continue;}printf(%s: from %s:UDP %u : %s\n, argv[0], inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), ntohs(clientAddr.sin_port), msg);int sendToRes;char *res 你也ggg;sendToRes sendto(socketDes, res, sizeof(res), 0, (struct sockaddr *)clientAddr, sizeof(clientAddr));if (sendToRes 0){printf(返回消息失败\n);exit(1);}}exit(0);
}client-udp.c
#include sys/types.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include arpa/inet.h
#include netdb.h
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
#include sys/time.hint port 7777;int main(int argc, char *argv[])
{int socketDes;char buf[4096];struct sockaddr_in cliAddr, remoteServAddr;struct hostent *h;if (argc 3){printf(请输入发送目标地址和发送信息\n);exit(1);}h gethostbyname(argv[1]);if (h NULL){printf(%s: 无法识别地址 %s\n, argv[0], argv[1]);exit(1);}remoteServAddr.sin_family h-h_addrtype;memcpy((char *)remoteServAddr.sin_addr.s_addr, h-h_addr_list[0], h-h_length);remoteServAddr.sin_port htons(port);// 建立套接字文件描述符socketDes socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (socketDes 0){printf(无法打开文件描述符\n);exit(1);}cliAddr.sin_family AF_INET;// 客户端可以绑定到任何可用的网络接口cliAddr.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);// 系统自动分配一个可用的端口cliAddr.sin_port htons(0);int bindRes;bindRes bind(socketDes, (struct sockaddr *)cliAddr, sizeof(cliAddr));if (bindRes 0){printf(绑定失败\n);return 0;}int sendToRes;for (int i 2; i argc; i){sendToRes sendto(socketDes, argv[i], strlen(argv[i]) 1, 0, (struct sockaddr *)remoteServAddr, sizeof(remoteServAddr));if (sendToRes 0){printf(发送失败\n);close(socketDes);exit(1);}}char msg[50];int cliLen sizeof(remoteServAddr);int n recvfrom(socketDes, msg, 50, 0, (struct sockaddr *)remoteServAddr, cliLen);if (n 0){printf(接收信息失败\n);exit(1);}printf(接收到的数据为:%s\n, msg);exit(0);
}
