C语言编写Socket程序---入门篇

本文的目的在于为初学者提供一个快速的入门指导，用来迅速熟悉用C语言来编写Internet网络应用程序。本文假设读者已经具备了C语言的基本知识和语法，并且读者有使用Uinx/Linux的经验。尽管Uinx/Linux的Socket编程与在Windows下的有一些不同的地方，但是在此我并不想展开。另外，本文所有的程序都在Red Hat 5.2下编译通过，并且在glibc 2.0.7和libc 5.3.12两种环境下都没有问题。现在就开始我们的教程吧:)。 对一个程序员而言，sockets和底层的文件描述符非常类似（可以在sockets里使用read()和write()函数），尽管建立一个socket比打开，读取和写入一个文件更为麻烦，但这是由于网络连接比单纯的本地硬盘的读写复杂的多所造成的。 通常，sockets用来实现客户机/服务器对。服务器的任务是监听某个特定的端口，当接收到客户端的服务请求时完成相应的服务；客户机的任务是请求服务器完成事先设定好的服务。 作为入门级的文章，我们在这里不会使用所有的socket类型和功能，但是我们会向读者提供足够的信息。现在，就让我们开始吧。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 建立一个socket：socket() 你所要学的socket编程的第一件事就是用socket()建立一个socket： - ------- #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int socket(int af, int type, int protocol) - ------ 'int af'代表地址族或者称为socket所代表的域，通常有两个选项：     AF_UNIX - 只在单机上使用。     AF_INET - 可以在单机或其他使用DARPA协议(UDP/TCP/IP)的异种机通信。 'int type'代表你所使用的连接类型，通常也有两种情况：     SOCK_STREAM - 用来建立面向连接的sockets，可以进行可靠无误的的数据传输     SOCK_DGRAM - 用来建立没有连接的sockets，不能保证数据传输的可靠性。在本文中，我们着重使用AF_INET地址族和SOCK_STREAM连接类型。 'int protocol'通常设定为0。这样的目的是使系统选择默认的由协议族和连接类型所确定的协议。 这个函数的返回值是一个文件描述句柄，如果在此期间发生错误则返回-1并且设定了相应的errno。 - ------ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int sockfd /* soon to be socket file descriptor */ sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) /* error checking here */ - ------ 如果执行成功，我们就拥有了一个socket的文件句柄，通过这个句柄就可以访问Internet了。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 名字绑定socket: bind() 下一步要完成的就是名字绑定工作了： - ------ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int bind(int sockfd, struct sockaddr *name, int namelen) - ------ 在这个函数里，sockfd是从socket()调用得到的文件描述句柄。name是一个指向sockaddr类型结构的一个指针。如果地址族被设定为AF_UNIX，这个类型的定义是如下所示： - ------ struct sockaddr { u_short sa_family; char sa_data[14]; }; - ------ 在这个结构种，name.sa_family应当被设定为AF_UNIX。name.sa_data应当包含最长为14个字节的文件名，这个文件名用来分配给socket。namelen给出了文件名的具体长度。 - ------ #include <sys/types.h> #include <sys.socket.h> struct sockaddr name; int sockfd; name.sa_family = AF_UNIX; strcpy(name.sa_data, "/tmp/whatever"); sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0) /* error checking code here */ bind(sockfd, &name, strlen(name.sa_data) + sizeof(name.sa_family) /* error checking code here */ - ------ 如果调用成功，则返回值为0，如果调用失败返回值为-1，并设定相应的错误代码errno。 现在，让我们在使用另一种结构，它是在使用AF_INET地址族的时候使用的。 - ----- struct sockaddr_in { short int sin_family; /* Address family */ unsigned short int sin_port; /* Port number */ struct in_addr sin_addr; /* Internet address */ unsigned char sin_zero[8]; /* Same size as struct sockaddr */ }; - ------ 看起来它比前一个大多了，但要掌握它并不十分困难。 - ------ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <errno.h> int sockfd, port = 23; struct sockaddr_in my_addr; if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { printf("Socket Error, %d\n", errno); exit(1); } my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ my_addr.sin_port = htons(port); /* see man htons for more information */ my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* get our address */ bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero out the rest of the space */ if((bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) { printf("Bind Error, %d\n", errno); close(sockfd); exit(1); } - ------ 现在，如果没有问题的话，我们建立的socket就有一个名字了！相反，如果不成功，它会设定相应的错误代码，并使程序退出。这里需要说明的是，如果你的计算机不想和别人的计算机连接，那么完全没有必要使用bind()。对于端口的绑定，在服务器而言是不合适的，它只应该在客户机上实现。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 远程连接: connect() 这是和别的计算机连接所必须的一步。 - ------ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);  - ------ sockfd是我们建立的文件描述句柄，serv_addr是一个sockaddr结构，包含目的的地址和端口号，addrlen 被设定为sockaddr结构的大小。 - ------ #include <string.h>  #include <sys/types.h>  #include <sys/socket.h>  #define DEST_IP "132.241.5.10" #define DEST_PORT 23 main() { int sockfd; struct sockaddr_in dest_addr; /* will hold the destination addr */ sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */ dest_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ dest_addr.sin_port = htons(DEST_PORT); /* short, network byte order */dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP); bzero(&(dest_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */ connect(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr)); /* error checking code here */ /* more code  . . . */ } - ------ 同样，connect()在调用返回后，如果返回值为0则表明成功，如果是1则说明有错误，并且同时设定了相应的错误代码。由于我们现在不关心具体和那个端口连接，所以在上面的例程里我们没有调用了bind()函数。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 监听: listen() 当我们需要建立一个服务器的时候，我们需要有一种手段来监听输入的请求，而listen()函数正是提供这个功能。 - ------ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int listen(int sockfd, int backlog); - ------ 参数backlog是指一次可以监听多少个连接 它的调用返回结果和上述的几个函数是一样的，这里就不多说了。 值得一提的是，在这里，我们需要建立一个绑定，用来接收特定端口的服务请求。 - ------ socket(); /* to create out socket file descriptor */ bind(); /* to give our socket a name */ listen(); /* listen for connection */ - ------ =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 接受连接: accept() 好了，现在开始实质性的工作了。当有人试图从我们打开的端口登陆进来时我们应该响应他，这个时候就要用到accept()函数了。 - ------ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen); - ------ 函数调用所需的参数都是我们所熟悉的:) - ------ #include <string.h>  #include <sys/types.h>  #include <sys/socket.h>  #define MYPORT 1500 /* the port users will be connecting to */ #define BACKLOG 5 /* how many pending connections queue will hold */ main() { int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */ struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */ struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */ int sin_size; sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */ my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */ my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */ bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */ /* did you remember your error checking? */ bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)); listen(sockfd, BACKLOG); sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size); - ------ 这里我们要注意的是：我们用new_fd来完成所有的接收和发送的操作。如果在只有一个连接的情况下你可以关闭原来的sockfd用来防止更多的输入请求。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 输入和输入的完成: send() and recv() 在我们完成了上述的工作后，最后一步就是传输数据了:)。在这里，我们通过send()和recv()来实现。 - ------ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags); int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags); - ------ send(): sockfd - socket file descriptor msg - message to send len - size of message to send flags - read 'man send' for more info, set it to 0 for now :) recv(): sockfd - socket file descriptor buf - data to receive len - size of buf flags - same as flags in send() send() 例程: - ------ char *msg = "Hey there people"; int len, send_msg; /* code to create(), bind(), listen() and accept() */  len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0); - ------ recv() 例程: - ------ char *buf; int len, recv_msg; /* code to create(), bind(), listen() and accept() */ len = strlen(buf); recv_msg = recv(sockfd, buf, len, 0); - ------ 如果你使用的连接类型是SOCK_DGRAM，那么应该使用sendto()和recvfrom()来实现数据传输。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 最后一步: close() and shutdown() 当传输结束时，应当关闭连接。 - ------ #include <stdio.h> /* all you code */ close(sockfd); - ------ 更保险的方法是用shutdown()来关闭连接。 - ------ int shutdown(int sockfd, int how) - ------ 参数how的选择： 1 - 不允许接收更多的数据 2 - 不允许发送更多的数据 3 - 不允许接收和发送更多的数据(和close()一样) 一切就是这么简单:) =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 你是谁: getpeerbyname() 可能你还想知道是谁正在和你连接，那么看下面： - ------ #include <sys/socket.h> int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen); - ------ 参数addr是一个指向'struct sockaddr'或者'struct sockaddr_in'的指针。 如果执行成功，我们就得到了对方的地址了，然后用inet_ntoa()用gethostbyaddr()来得到对方更多的信息。如果还想知道更多的，请参阅RFC 1413。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 我是谁: gethostname() - ------ #include <unistd.h> int gethostname(char *hostname, size_t size); - ------ hostname是一个存放主机名字的字符数组 返回的hostname可以作为gethostbyname()的参数，这样又可以得到自己的IP地址了。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 我的IP是多少?  现在把我们所学的集中起来，逐步就可以完成一个实用的程序了。还是来研究一下如下的情况： $ telnet microsoft.com Trying 206.163.24.176 (not the real address but I'm too lazy to try :)) 我们看到，telnet程序所做的第一件事情是域名解析！这个工作是由gethostbyname()完成的。 - ------ #include <netdb.h>  struct hostent *gethostbyname(const char *name); - ------ 一个特殊的结构hostent: - ------ struct hostent { char *h_name; char **h_aliases; int h_addrtype; int h_length; char **h_addr_list; }; #define h_addr h_addr_list[0] - ------ 这个结构可以被分为: h_name - 正式的机器名 h_aliases - 一个以NULL结尾的字符串，表示机器的别名。  h_addrtype - 地址所使用的类型，通常是AF_INET。  h_length - 用字节数表示的地址长度。 h_addr_list - 一个以0结尾的数组，表示机器的网络地址，以网络的字节顺序排列。  h_addr - 在h_addr_list里的第一个地址。 gethostbyname()返回一个指向hostent结构的指针或者是一个NULL指针表示错误（尽管如此，错误代码没有设定！）。 现在我们就来完成我们的DNS程序： - ------ #include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <errno.h>  #include <netdb.h>  #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h>  int main(int argc, char *argv[]) { struct hostent *h; if (argc != 2) { /* error checking on the command line */ fprintf(stderr,"Usage: getip <host name>\n"); exit(1); } if ((h=gethostbyname(argv[1])) == NULL) { /* get the host info */ herror("gethostbyname"); exit(1); } printf("Host name : %s\n", h->h_name); printf("IP Address : %s\n",inet_ntoa(*((struct in_addr *)h->h_addr)));return 0; } - ------ 用gcc -o getip getip.c就可以了完成了。 =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 客户机和服务器程序 好了，让我们用一个小的客户机-服务器应用来结束本文的讨论。 这个小程序的目的就是让一个用户和服务器连接，接收预先定义好的数据，然后断开。不过这个程序中有很多错误需要你来修改，作为你的作业来完成:)。 - ------ <++> socket/server.c /* SERVER PROGRAM */ #include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <errno.h>  #include <string.h>  #include <sys/types.h>  #include <netinet/in.h>  #include <sys/socket.h>  #include <sys/wait.h>  #define PORT 1500 /* the port users will be connecting to */ #define BACKLOG 5 /* how many pending connections queue will hold */ main() { int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */ struct sockaddr_in my_addr; /* our address information */ struct sockaddr_in their_addr; /* their address information */ int sin_size; sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* remember to error check (-1 on error) */ my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ my_addr.sin_port = htons(PORT); /* short, network byte order */ my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */ bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */ bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)); listen(sockfd, BACKLOG) while(1) { /* start out accept() loop */ sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &sin_size) printf("server: got connection from %s\n", inet_ntoa(their_addr.sin_addr)); fork(); /* this is the child process */ send(new_fd, "Hello, world!\n", 14, 0) close(new_fd); exit(0); while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG) > 0); /* clean up child processes */ } } /* END SERVER PROGRAM, REMEMBER TO DO YOUR ERROR CHECKING */ <--> <++> socket/client.c /* CLIENT PROGRAM */ #include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <errno.h>  #include <string.h>  #include <netdb.h>  #include <sys/types.h>  #include <netinet/in.h>  #include <sys/socket.h>  #define PORT 1500 /* the port client will be connecting to */ #define MAXDATASIZE 100 /* max number of bytes we can get at once */ int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd, numbytes;  char buf[MAXDATASIZE]; struct hostent *he; struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */ if (argc != 2) { fprintf(stderr,"Usage: client <host name>\n"); exit(1); } he = gethostbyname(argv[1]); /* get the host info */ /* did you check for errors? */ sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); their_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ their_addr.sin_port = htons(PORT); /* short, network byte order */ their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr); bzero(&(their_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */ connect(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, sizeof(struct sockaddr)); numbytes = recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0); buf[numbytes] = '\0'; printf("Received: %s",buf); close(sockfd); return 0; } /* END CLIENT...YOU CHECKED FOR ERRORS RIGHT? :) */ <--> =+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+= 以上是关于SOCKET编程的一些入门的指导，如果还想深入了解的话可以从以下的地方找到资料： ------- Internetworking with TCP/IP, volumes I-III by Douglas E. Comer and David L. Stevens. Published by Prentice Hall. Second edition ISBNs: 0-13-468505-9,  0-13-472242-6, 0-13-474222-2. There is a third edition of this set which covers IPv6 and IP over ATM.  Using C on the UNIX System by David A. Curry. Published by O'Reilly & Associates, Inc. ISBN 0-937175-23-4. TCP/IP Network Administration by Craig Hunt. Published by O'Reilly & Associates, Inc. ISBN 0-937175-82-X.  TCP/IP Illustrated, volumes 1-3 by W. Richard Stevens and Gary R. Wright. Published by Addison Wesley. ISBNs: 0-201-63346-9, 0-201-63354-X,  0-201-63495-3.  UNIX Network Programming by W. Richard Stevens/ Published by Prentice Hall. ISBN 0-13-949876-1.  -------- 相关的RFC的资料: ------- RFC-768 -- The User Datagram Protocol (UDP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc768.txt) RFC-791 -- The Internet Protocol (IP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc791.txt) RFC-793 -- The Transmission Control Protocol (TCP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc793.txt) RFC-854 -- The Telnet Protocol (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc854.txt) RFC-951 -- The Bootstrap Protocol (BOOTP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc951.txt) RFC-1350 -- The Trivial File Transfer Protocol (TFTP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc1350.txt) ------- **************************************************** by Lamagra             [e-mail]> repaired by solo       <[e-mail]> Copyright by isbase    http://www.isbase.com/ **************************************************** 如要转载请保持文章的完整性 欢迎访问我们的站点http://www.isbase.com 绿色兵团给你安全的保证   通过文章，自己写了一个C发socket的客户端，而服务器端是一个用delphi写好的ServerSocket。调试此程序时请先启动服务器的socket程序以下代码在IBM AIX5.2 + gcc通过#include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <errno.h>  #include <string.h>  #include <netdb.h>  #include <sys/types.h>  #include <netinet/in.h>  #include <sys/socket.h>  #define DEST_IP "10.246.131.142" #define DEST_PORT 45678 int main(int argc, char *argv[]){ int sockfd, port = 45678;  struct sockaddr_in my_addr; struct sockaddr_in dest_addr; /* will hold the destination addr */ //检查socket是否连通 if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)  {   printf("Socket Error, %d\n", errno);   exit(1);  }  //绑定socket my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */  my_addr.sin_port = htons(port); /* see man htons for more information */  my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* get our address */  bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero out the rest of the space */  if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {   printf("Bind Error, %d\n", errno);   close(sockfd);   exit(1);  }  //远程连接 dest_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */  dest_addr.sin_port = htons(DEST_PORT); /* short, network byte order */ dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP);  bzero(&(dest_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */  if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {  printf("Connection Error, %d\n", errno);   close(sockfd);   exit(1);  } //发送 char *msg = "'花果山','--','2级','性能告警','#559944'";  int len, send_msg, bytes_sent;  len = strlen(msg);  bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);  //关闭 close(sockfd);}