在本篇文章中,先介绍一下Socket编程的一些API,然后利用这些API实现一个客户端-服务器模型的一个简单通信例程。该例子中,服务器接收到客户端的信息后,将信息重新发送给客户端。
socket()函数
socket()函数用于创建一个套接字。这就好像购买了一个电话。不过该电话还没有分配号码。
#include#include int socket(int domain, int type, int protocol)
参数说明:
domain:指定通信的协议族,这些协议族定义在头文件< sys/socket.h >中。使用IPV4协议族时,该参数设置为AF_INET。
type :指定socket的类型。在上一篇文章中介绍过,套接字常用的有三种类型:流式套接字SOCK_STREAM,数据报套接字SOCK_DGRAM,原始套接字SOCK_RAW。
protocol : 该参数指定了一种协议类型用于所选择的套接字。如果仅有一种协议支持某种套接字类型,那么该参数可以定义为0,此时使用默认协议;如果一种套接字类型可能有多种协议类型,那么必须显式指定协议类型。关于具体细节,可以man socket进行查阅。
socket()的返回值:成功时返回非负整数;失败时返回-1;
bind() 函数
bind()函数绑定一个本地地址到套接字上,这相当于为电话绑定了号码。当一个套接字通过socket()被创建,它并没有绑定到具体的地址上,bind()来完成这个步骤。 bind()函数的函数原型如下:
#include#include int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数说明:
sockfd:socket()函数创建后成功返回的套接字
addr : 需要绑定的地址
addrlen:套接字的大小
这里需要使用到sockaddr_in结构来表示一个地址,该结构如下:
struct sockaddr_in{sa_family_t sin_family;in_port_t sin_port;struct in_addr sin_addr;};struct in_addr{uint32_t s_addr;}
sockaddr_in需要强制转换为struct sockaddr*类型,传递给bind()函数的第二个参数。下面是一段例程:
int main(){int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(listenfd == -1)err_exit("socket error");struct sockaddr_in addr;//填充结构addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port= htons(8001); //主机字节序转换为网络字节序addr.sin_addr= htonl(INADDR_ANY);//绑定主机的任一个IP地址/*下面两句具有相同的功能:都是绑定到本机ip地址*///inet_aton("127.0.0.1",&addr.sin_addr);//addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");if(bind(listenfd,(const struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))==-1)err_exit("bind error");}
listen()函数
当使用socket()创建了一个套接字时,该套接字默认是主动套接字。使用listen()函数会使套接字称为一个被动套接字,也就是说,该套接字将被用来接受连接的数据,这些数据通过accept()函数接收。
listen()函数的函数原型如下:
#include#include int listen(int sockfd, int backlog);
参数说明:
sockfd : 套接字。
backlog: 指定连接队列的长度。
对于给定的监听套接字,内核需要维护两个队列:
已完成连接队列:该队列中的连接处于ESTABLISHED状态,也即是已经完成了三次握手过程。
未完成连接队列:该队列中的连接处于SYN_RCVD状态,还未建立连接。
两个队列的长度之和不能够超过backlogi。如果一个连接请求到达时未完成队列已满,客户端可能接收到一个错误指示ECONNREFUSED。服务器使用accept()函数从已完成连接队列的队头返回一个连接。下面是TCP为监听套接口维护的两个队列:
accept()函数
accept()函数用于从已完成队列的队头返回一个连接。它的函数原型为:
#include#include int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
参数说明:
sockfd : 服务器套接字
addr :用于接收对等方(客户端)的套接字地址。该参数填充为NULL时,不接收任何信息。
addrlen:返回对等方的套接字地址长度。如果不关心可以设置为NULL,否则一定要初始化。
函数返回值:成功返回一个非负整数,代表一个套接字;失败返回-1;
connect()函数
该函数用于建立一个连接到指定的套接字。函数的原型为:
#include#include int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数说明:
sockfd : 未连接的套接字
addr:未连接的套接字地址
addrlen:addr的长度
一个简单的socket 通信例程
客户端代码:
#include#include #include #include #include #include #include #include #define ERR_EXIT(m)\ do \ {\ perror(m);\ exit(EXIT_FAILURE);\ }while(0)int main(){ /*创建一个套接字*/ int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sock == -1) ERR_EXIT("socket"); /*定义一个地址结构*/ struct sockaddr_in servaddr; memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(5888); servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); /*进行连接*/ if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0) { ERR_EXIT("connect"); } else { printf("连接成功\n"); } char sendbuf[1024]={0}; char recvbuf[1024]={0}; /*从标准输入中读入*/ while(fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=NULL) { write(sock ,sendbuf,strlen(sendbuf)); if(read (sock,recvbuf,sizeof(recvbuf))>0) { printf("从服务器接收信息:\n"); fputs(recvbuf,stdout); } memset(&sendbuf,0,sizeof(sendbuf)); memset(&recvbuf,0,sizeof(recvbuf)); } close(sock); return 0; }
服务器端代码:
#include#include #include #include #include #include #include #include #define ERR_EXIT(m)\ do \ {\ perror(m);\ exit(EXIT_FAILURE);\ }while(0)int main(){ /* 创建一个套接字*/ int listenfd= socket(AF_INET ,SOCK_STREAM,0); if(listenfd==-1) ERR_EXIT("socket"); /*定义一个地址结构并填充*/ struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; //协议族为ipv4 addr.sin_port = htons(5888); //绑定端口号 addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//主机字节序转为网络字节序 /*将套接字绑定到地址上*/ if(bind(listenfd,(const struct sockaddr *)&addr ,sizeof(addr))==-1) { ERR_EXIT("bind"); } /*监听套接字,成为被动套接字*/ if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0) { ERR_EXIT("Listen"); } struct sockaddr_in peeraddr; socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); /*定义一个套接字,通常称为已连接套接字*/ int conn ; conn = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen); if(conn <0) ERR_EXIT("accept error"); else printf("连接到服务器的客户端的IP地址是:%s,端口号是:%d\n",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),htons(peeraddr.sin_port)); /*循环获取数据、发送数据*/ char recvbuf[1024]; while(1) { memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf)); int ret = read(conn,recvbuf ,sizeof(recvbuf)); fputs(recvbuf,stdout); write(conn,recvbuf,sizeof(recvbuf)); } /*关闭套接字*/ close(listenfd); close(conn); return 0;}