1.1 网络编程与套接字实例

嗯，不出意外这个博客记录的大概都是一些学习心得

这篇博客是有关《TCP/IP网络编程》的第一篇学习记录

鉴于书本章节内容安排，不会将对所有章节都写这样一个记录，只挑学习重点，尽量不水不弃

此次记录的是一个同过Socket实现的Clinet-Server模式的Helloworld例子

Environment

Ubuntu 16.04 x64 running on virtualBox

GCC 5.3.1

服务器端的准备

1. int socket(int domain, int type, int protocol);    // from <sys/socket.h>

该函数用于创建socket

    参数解释

        int domain: Socket使用的协议族信息，常用： PF_INET(IPv4 Family), PF_INET6(IPv6 Family), PF_LOCAL(本地通信的UNIX协议族), PF_PACKET(底层Socket协议族)

        int type: socket type, 套接字类型，常用：SOCK_STREAM(TCP Socket), SOCK_DGRAM(UDP Socket)

        int protocol: 套接字使用协议类型，常用：0(不指定，留给系统自己处理), IPPROTO_TCP(使用TCP), IPPROTO_UDP(使用UDP)

    返回值

        返回一个文件描述符，socket创建失败时返回-1，故要注意检查是否创建成功

2. int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);    // from <sys/socket.h>

该函数用于将socket绑定到指定的地址上

    参数解释

        int sockfd: Socket File Descriptor, Socket的文件描述符

        struct sockaddr*: Socket Address, 该结构体包含一个unsigned short的AF(Address Family，即socket()函数里提到的地址描述)，和一个char[14]的协议地址sa_data

                但是实际上我们在这里使用的都是sockaddr_in类型，它包含一个协议族类型，端口号，internent地址和一个为了使sockaddr_in与sockaddr等长的保留字段

        socklen_t addrlen: Address Length，至于socklent_t类型，它理论上应该和int等长，至于来源可以去问问Linux本人(雾)

    返回值

        实际上返回的是一个布尔值(int 0 or 1)，成功返回0，失败返回-1

3. int listen(int sockfd, int backlog);    // from <sys/socket.h>

该函数用于将Socket设置为监听状态

    参数解释

        int sockfd: (同bind()中的sockfd)

        int backlog: 后备日志长度，或者说监听队列长度，被默认地限制为5

    返回值

        成功返回0，失败返回-1

4. int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);    // from <sys/socket.h>

该函数用于接受（受理）链接请求

    参数解释

        int sockfd: (同bind())

        struct sockaddr *addr: (同bind())

        socklen_t addrlen: (同bind())

    返回值

        成功时返回文件描述符，失败时返回-1

5. uint32_t htonl(uint32_t hostlong);    // from <netinet/in.h>

htonl: Host TO Net unsigned Long

该函数将32位的主机字节顺序转换为32位的网络字节顺序

6. uint16_t htons(uint16_t hostshort);    // from <netinet/in.h>

htonl: Host TO Net unsigned Short

该函数将16位的主机字节顺序转换为16位的网络字节顺序

网络中接受连接请求的Socket创建过程如下：

1. 调用socket()创建Socket
2. 调用bind()分配IP地址与Port号给Socket
3. 调用listen()将Socket转化为可接受请求的状态
4. 调用accept()受理连接请求

Helloworld服务器端的C代码如下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/socket.h>// error_handling函数用于向stderr输出错误信息void error_handling(char *message);int main(int argc, char *argv[])     // argv[1]:指定Socket的端口号，argv[0]:本程序路径{    int serv_sock;    // 服务器Socket文件描述符    int clnt_sock;    // 客户端Socket文件描述符    struct sockaddr_in serv_addr;    // 服务器地址    struct sockaddr_in clnt_addr;    // 客户端地址    socklen_t clnt_addr_size;        // 用于设置socklent_t        char message[] = "Hello World!";    // 服务器要向客户端发送的消息    if(argc != 2)    // 参数不足时的处理    {        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);        exit(1);    }    // 新建Socket，使用ipv4的TCP    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if(serv_sock == -1)        error_handling("socket() error");    // 初始化serv_addr(服务器地址)    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));    serv_addr.sin_family = AF_INET;        // 在serv_addr中只使用AF_INET    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    // 设置地址    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));        // 设置端口号    // 给Socket分配服务器端的地址    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)             error_handling("bind() error");    // 设置Socket的监听状态    if(listen(serv_sock, 5) == -1)         error_handling("listen() error");    // 设置客户端对象    clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);    // 等待客户端通信到达，得到客户端Socket号    clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);    if(clnt_sock == -1)        error_handling("accept() error");        // 等到客户端通信后得到客户端Socket号（文件描述符），向其传输信息"Hello world!"    write(clnt_sock, message, sizeof(message));    // 关闭客户端Socket和服务器Socket    close(clnt_sock);    close(serv_sock);    return 0;}void error_handling(char *message){    fputs(message, stderr);    fputc('\n', stderr);    exit(1);}

客户端的准备

1. int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);   // from <sys/socket.h>

该函数用于从客户端连接到服务器

    参数解释(同服务器端，不再赘述)

网络中发出连接请求的Socket创建过程如下：

1. 调用socket()函数创建Socket
2. 调用connect()函数连接到目标Socket(服务器端)

Helloworld客户端的C代码如下：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/socket.h>void error_handling(char *message);int main(int argc, char *argv[]){    int sock;    // Socket号    struct sockaddr_in serv_addr;    // 服务器地址    char message[30];    // 接受区缓存    int str_len;         // 字符长度    if(argc != 3)    // 参数检查    {        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);        exit(1);    }    // 创建Socket，ipv4的TCP连接    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if(sock == -1)         error_handling("socket() error");    // 初始化服务器地址    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));    serv_addr.sin_family = AF_INET;    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    // 参数输入服务器地址    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));         // 参数输入端口号    // Socket连接到服务器    if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)         error_handling("connect() error");    // 读取服务器消息    str_len = read(sock, message, sizeof(message) - 1);    if(str_len == -1)         error_handling("read() error!");    // 展示服务器消息    printf("Message from server : %s \n", message);    // 关闭Socket       close(sock);    return 0;}void error_handling(char *message){    fputs(message, stderr);    fputc('\n', stderr);    exit(1);}

GCC编译服务器端为hserver, 编译客户端为hclient

本地运行结果：

zzzbkl@myUbuntu:~/c_files$ ./hserver 6666 &    # 指定使用的端口，后台运行
[1] 6058
zzzbkl@myUbuntu:~/c_files$ ./hclient 127.0.0.1 6666    # 此处指定要连接到的地址与端口号
Message from server : Hello World!
[1]+  已完成               ./hserver 6666

完

（参考书目：《TCP/IP网络编程》韩.尹圣雨）