C语言网络编程（三）建立套接字通讯TCP

为了实现服务器与客户机的通信，服务器和客户机都必须建立套接字。服务器与客户机的工作原理可以用下面的过程来描述。
（1）服务器先用socket函数来建立一个套接字，用这个套接字完成通信的监听。
（2）用bind函数来绑定一个端口号和IP地址。因为本地计算机可能有多个网卡和IP，每一个IP有多个端口。需要指定一个IP和端口进行监听。
（3）服务器调用listen函数，使服务器的这个端口和IP处于监听状态，等待客户机的连接。
（4）客户机用socket函数建立一个套接字，设定远程IP和端口。
（5）客户机调用connect函数连接远程计算机指定的端口。
（6）服务器用accept函数来接受远程计算机的连接，建立起与客户机之间的通信。
（7）建立连接以后，客户机用write函数向socket中写入数据。也可以用read函数读取服务器发送来的数据。
（8）服务器用read函数读取客户机发送来的数据，也可以用write函数来发送数据。
（9）完成通信以后，用close函数关闭socket连接。
客户机与服务器建立面向连接的套接字进行通信，请求与响应过程可用下图来表示。

 

绑定端口

绑定端口指的是将套接字与指定的端口相连。用socket函数建立起一个套接字以后，需要用bind函数在这个套接字上面绑定一个端口。
提示：只有套接字建立后才能够执行端口绑定操作。 
绑定端口函数bind:函数bind可以将一个端口绑定到一个已经建立的socket上，这个函数的使用方法如下所示。
int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen);
参数列表中，sockfd是已经建立的socket编号。sockaddr是一个指向sockaddr结构体类型的指针。sockaddr的定义方法如下所示。
struct sockaddr
{
  unsigned short int sa_family;
  char sa_data[14];
};
这个结构体的成员含义如下所示。
sa_family：为调用socket()时的domain参数，即AF_xxxx值。
sa_data：最多使用14个字符长度，含有IP地址与端口的信息。
如果建立socket时使用的是AF_INET参数，则sockaddr结构体的定义方法如下所示。
struct sockaddr_in
{
  unsigned short int sin_family;
  uint16_t sin_port;
  struct in_addr sin_addr;
  unsigned char sin_zero[8];
};

结构体的成员addr也是一个结构体，定义方式如下所示。
struct in_addr
{
  uint32_t s_addr;
};
在这些结构体中，成员变量的作用与含义如下所示。
sin_family：即为sa_family，为调用socket()时的domain参数。
sin_port：使用的端口号。
sin_addr.s_addr：IP 地址。
sin_zero：未使用的字段，填充为0。
参数addrlen是my_addr的长度，可以用sizeof函数来取得。函数可以把指定的IP与端口绑定到已经建立的socket上面。
如果绑定成功，则返回0。失败则返回-1。函数可能发生下面的错误，可以用error捕获发生的错误。
EBADF：参数sockfd不是一个合法的socket。
EACCESS：权限不足。
ENOTSOCK：参数sockfd是文件描述词，而不是socket。

监听

所谓监听，指的是socket的端口处于等待状态，如果有客户端有连接请求，这个端口会接受这个连接。连接指的是客户端向服务端发送一个通信申请，服务端会响应这个请求。本节将讲述socket的监听与连接操作。
等待监听函数listen:服务器必需等待客户端的连接请，listen函数用于实现监听等待功能。这个函数的使用方法如下所示。
int listen(int s,int backlog);
在参数列表中，s是已经建立的socket。backlog是能同时处理的最大连接请求。如果超过这个数目，客户端将会接收到ECONNREFUSED拒绝连接的错误。
注意：listen并未真正的接受连接，只是设置socket的状态为listen模式。真正接受客户端连接的是accept函数。通常情况下，listen函数会在socket、bind函数之后调用，然后才会调用accept函数。
listen函数只适用SOCK_STREAM或SOCK_SEQPACKET的socket类型。如果socket为AF_INET则参数backlog最大值可设至128，即最多可以同时接受128个客户端的请求。
如果调用成功，则函数的返回值为0，失败返回-1。函数可能发生如下所示的错误，可以用errno来捕获发生的错误。
EBADF：参数sockfd不是一个合法的socket。
EACCESS：权限不足。
EOPNOTSUPP：指定的socket不支持listen模式。

接受连接

接受连接函数accept:服务器处于监听状态时，如果获得客户机的请求，会将这个请求放在等待队列中。当系统空闲时，将处理客户机的连接请求。接受连接请求的函数是accept，这个函数的使用方法如下所示。
int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);
在参数列表中，s是处于监听状态的socket。addr是一个sockaddr结构体类型的指针，系统会把远程主机的这些信息保存到这个结构体指针上。addrlen是sockaddr的内存长度，可以用sizeof函数来取得。
注意：当accept函数接受一个连接时，会返回一个新的socket编号。以后的数据传输与读取就是通过这个新的socket编号来处理。原来参数中的socket可以继续使用。接受连接以后，远程主机的地址和端口信息将会保存到addr所指的结构体内。如果处理失败，返回值为-1。
函数可能产生下面的错误，可以用error来捕获发生的错误。
EBADF：参数s不是一个合法的socket代码。
EFAULT：参数addr指针指向无法存取的内存空间。
ENOTSOCK 参数s为一文件描述词，而不是一个socket。
EOPNOTSUPP：指定的socket不是SOCK_STREAM。
EPERM：防火墙拒绝这一个连接。
ENOBUFS：系统的缓冲内存不足。
ENOMEM：核心内存不足。

接受信息

建立套接字并完成网络连接以后，可以把信息传送到远程主机上，这个过程就是信息的发送。远程主机发送来的信息，本地主机需要进行接收处理。本节将讲述这种面向连接的套接字信息发送与接收操作。
数据接收函数recv:函数recv可以接收远程主机发送来的数据，并把这些数据保存到一个数组中。该函数的使用方法如下所示。
int recv(int s,void *buf,int len,unsigned int flags);
在参数列表中，s是已经建立的socket。buf是一个指针，指向一个数组。接收到的数据会保存到这个数组上。len是数组的长度，可以用sizeof函数来取得。flags一般设置为0，其他可能的赋值与含义如下所示。
MSG_OOB：接收以out-of-band送出的数据。
MSG_PEEK：返回来的数据并不会在系统内删除，如果再调用recv时会返回相同的数据内容。
MSG_WAITALL：强迫接收到len大小的数据后才能返回，除非有错误或信号产生。
MSG_NOSIGNAL：此操作被SIGPIPE信号中断。
recv函数如果接收到数据，会把这些数据保存在buf指针指向的内存中，然后返回接收到字符的个数。如果发生错误则会返回-1。函数可能发生下面这些错误，可以用errno来捕获错误。
EBADF：参数s不是一个合法的socket。
EFAULT：参数中的指针指向了无法读取的内存空间。
ENOTSOCK：参数s是文件描述词，而不是一个socket。
EINTR：被信号所中断。
EAGAIN：此动作会阻断进程，但参数s的socket不可阻断。
ENOBUFS：系统的缓冲内存不足。
ENOMEM：核心内存不足
EINVAL：参数不正确。

发送信息

信息发送函数send:用connect函数连接到远程计算机以后，可以用send函数将信息发送到对方的计算机。这个函数的使用方法如下所示。
int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int flags);
在参数列表中，s是已经建立的socket。msg是需要发送数据的指针。len是需要发送数据的长度。这个长度可以用sizeof函数来取得。参数flags一般设置为0，可能的赋值与含义如下所示。
MSG_OOB：传送的数据以out-of-band的方式送出。
MSG_DONTROUTE：取消路由表查询。
MSG_DONTWAIT：设置为不可阻断传输。
MSG_NOSIGNAL：此传输不可被SIGPIPE 信号中断。。
如果数据成功，函数会返回已经传送的字符个数。否则会返回-1。函数可能发生下面这些错误，可以用errno来捕获函数的错误。
EBADF：参数s不是一个正确的socket。
EFAULT：参数中的指针指向了不可读取的内存空间。
ENOTSOCK：参数s是一个文件，而不是一个socket。
EINTR：被信号所中断。
EAGAIN：此操作会中断进程，但socket不允许中断。
ENOBUFS：系统的缓冲内存不足。
ENOMEM：核心内存不足。
EINVAL：传给系统调用的参数不正确。

DEMO:

static voidtcp_server_example(){int sockfd,rs,accept_sockfd,addr_len;char buff[SERVER_MAX_BUFF];char *msg="hello world!\n";addr_len=sizeof(struct sockaddr);sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd<0){return ;}struct sockaddr_in addr_in;addr_in.sin_family=AF_INET;addr_in.sin_port=htons(SERVER_PORT);//网络使用的整数与程序使用的不同，需要转换addr_in.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);bzero(&(addr_in.sin_zero),8);rs=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr_in,sizeof(addr_in));if(rs<0){printf("bind error!\n");return;}rs=listen(sockfd,SERVER_MAX_CONECTION);if(rs<0){printf("listen error!\n");return;}accept_sockfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&addr_in,&addr_len);while(1){recv(accept_sockfd,buff,SERVER_MAX_BUFF,0);printf("recv data:%s\n",buff);send(accept_sockfd,msg,strlen(msg),0);}return ;}

客户端连接 

请求连接函数connet:所谓请求连接，指的是客户机需要向服务器发送信息时，需要发送一个连接请求。connect函数可以完成这项功能，这个函数的使用方法如下所示。
int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);
在参数列表中，sockfd是已经建立的socket。serv_addr是一个结构体指针，指向一个sockaddr结构体。这个结构体存储着远程服务器的IP与端口信息。addrlen是sockaddr结构体的内存长度，可以用sizeof函数来获取。sockaddr结构体的定义见前面小节中的bind函数所述。
函数会将本地的socket连接到serv_addr所指定的服务器IP与端口。如果连接成功，返回值为0，连接失败则返回-1。函数可能发生下面的错误，可以用error来捕获发生的错误。
EBADF：参数sockfd 不是一个合法的socket。
EFAULT：参数serv_addr指针指向了一个无法读取的内存空间。
ENOTSOCK：参数sockfd是文件描述词，而不是一个正常的socket。
EISCONN：参数sockfd的socket已经处于连接状态。
ECONNREFUSED：连接要求被服务器拒绝。
ETIMEDOUT：需要的连接操作超过限定时间仍未得到响应。
ENETUNREACH：无法传送数据包至指定的主机。
EAFNOSUPPORT：sockaddr结构的sa_family不正确。
EALREADY：socket不能阻断，但是以前的连接操作还未完成。

DEMO：

static voidtcp_client_example(){int sockfd,val,len,rs=-1,fromlen;char buff[5000];sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd<0){return;}//发送TCP请求struct sockaddr_in addr_in;addr_in.sin_family=AF_INET;addr_in.sin_port=htons(80);//网络使用的整数与程序使用的不同，需要转换addr_in.sin_addr.s_addr=inet_addr("1.1.1.1");bzero(&(addr_in.sin_zero),8);char *msg="GET /play.php HTTP/1.1\r\n\Host: xxx.xxx.com\r\n\Connection: keep-alive\r\n\Cache-Control: max-age=0\r\n\Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8\r\n\Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n\User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.3; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/44.0.2403.157 Safari/537.36\r\n\Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8\r\n\Cookie: \r\n\r\n";rs=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&addr_in,sizeof(struct sockaddr));if(rs<0){printf("connect error!\n");return ;}rs=send(sockfd,msg,strlen(msg),0);printf("send %d bytes\n",rs);rs=recv(sockfd,buff,sizeof(buff),0);printf("recv %d bytes\n",rs);printf("recv data:\n%s",buff);return ;}

其他技巧参考博客：

http://blog.csdn.net/maopig/article/details/17193021