linux下socket编程

时间:2022-04-27
本文章向大家介绍linux下socket编程,主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。
  • Socket

soket接口是TCP/IP网络的API。网络的socket数据传输是一种特别的I/O,socket也是一种文档描述符。利用socket()函数打开,返回一个整型的socket描述符,然后建立连接,数据传输等等。常用的socket类型有:流式socket(SOCK_STREAM)、数据报socket(SOCK_DGRAM). 其中流式socket是采用面向连接的TCP服务,而数据报socket则是无连接的UDP服务

  • Socket建立

    调用: int socket(int domain, int type, int prococol)来创建socket

    domain:指明所使用的协议族,常用PF_INET, 表示互联网协议族(TCP/IP)

说明:

在绑定本地地址或连接远程地址时需要初始化sockaddr_in结构,其中指定address family时一般设置为AF_INET,即使用IP。

相关头文件中的定义:

AF = Address Family                     PF = Protocol Family                     AF_INET = PF_INET

            因此,一般规范的用法是在socket中用PF_INET指定协议族,在设置address中时,使用AF_NET,当然两者是一样的。

 type:指定socket的类型,分为:SOCK_STREAM(TCP)、SOCK_DGRAM(UDP),SOCK_RAW(原始socket,允许socket调用底层协议)

    protocol:通常赋值为0

    socket描述符是一个指向内部数据结构的指针,执行描述符表的入口

    两个网络程式之间的一个网络连接包括:通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址、远端协议端口

  • socket配置

    面向连接的socket客户端通过调用connet函数在socket数据接口中保存本地和远端信息,无连接socket的客户端和服务端联通面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息

    1. int bind(int sockefd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

struct sockaddr
{    
    unsigned short sa_family; // 地址族, AF_INET...
    char sa_data[14]; // 14字节的协议地址
}

说明,其中sa_family一般为AF_INET,代表tcp/ip协议族,sa_data则包含该socket的IP地址和端口号

struct sockaddr_in
{
    short int sin_family; // 地址族
    unsigned short int sin_port; // 端口号
    struct in_addr sin_addr; // ip地址
    unsigned char sin_zero[8]; // 填充0以保证和struct sockaddr同样大小
}
第二个结构体更常用,用bzero()或memset()函数将其该结构体置为零
指向sockaddr_in的指针和指向sockaddr的指针能够相互转换
my_addr.sin_port = 0; // 表示随机获取一个没有被占用的端口号
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 自动填入本机IP地址
my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 客户端的填充IP方式

    bind函数需要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节有限顺序,而sin_addr则无需转换

    internet上数据以高位优先 顺序传输,故需要实现进行转换

htonl(); 把32位值从主机字节序转换为网络字节序
htons(); 把16位值从主机字节序转换为网络字节序
ntohl(); 把32位值从网络字节序转换为主机字节序
ntohs(); 把16位值从网络字节序转换为主机字节序

    bind函数在成功调用后,返回0,出错返回-1并将errno设置为响应的错误号

  • 建立连接

    面向连接的客户程式使用connet函数来配置socket并和远端服务器建立一个TCP连接

 int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen)

    sockfd是socket函数返回的socket描述符

    serv_addr: 包含远端主机ip地址和端口号的指针   

    addrlen: 为远端地址结构的长度, sizeof(sockaddr)

    connect函数只用于面向连接的客户端程式,无连接和面向连接的服务器不需要,成功则返回0,失败返回-1

    listen函数使socket处于被动的监听模式,并为该socket模式建立一个输入数据队列,将到达的服务请求保存在队列中

int listen(int sockfd,int backlog)

    sockfd:为socket描述符

    backlog: 自定在请求队列中允许的最大请求数

    accept函数让服务器接受客户的连接请求,在建立好输入队列后,服务器调用accept函数,然后睡眠并等待客户端的连接唤醒

int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen)

    sockfd:是被监听的socked秒速富

    addr:通常是个指向sockaddr_in变量的指针,该变量用来存放提出连接请求服务的主机信息;

    addrlen:通常是一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量

当accept函数监控的 socket收到连接请求时,socket执行体将建立一个新的socket,执行体将这个新socket和请求连接进程的地址联系起来,收到服务请求的初始socket仍能够继续在以前的 socket上监听,同时能够在新的socket描述符上进行数据传输操作

  • 数据传输

   send和recv用于面向连接的socket上进行数据传输     

    int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags)

    sockfd: 是想用来传输数据的socket描述符

    msg: 指向要发送数据的指针

    len:以直接为单位的数据长度

    flags:一般设置为0

    返回实际上发送出的字节数,可能会少于希望发送的数据;在程序中应该将send发送的数据和len进行比较,若不匹配时,应该进行处理

char *msg = "hello world";
int len = strlen(msg), bytes_sent;

bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);
if(bytes_sent != len)
{
    ....
}

    int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);

    sockfd:接受数据的socket描述符

    buf:为存放接受数据的缓冲区

    len:缓冲区的长度

    flags:一般也被设置为0

    返回实际接受的数据字节数

面向无连接的数据socket以sendto()和recvfrom()来进行数据传输

    int sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen)

    to表示目地机的IP地址和端口号信息,而tolen常为sizeof(to)

    int recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from , int *fromlen);

    from是sockaddr结构的变量,保存源机的IP地址和端口号,fromlen指向sizeof (struct sockaddr)的变量

结束传输

    close(sockfd);

实例代码:

server.c
/*
 * server.c
 *
 *  Created on: 2014-8-29
 *      Author: wzb
 */
 
#include "server.h"

#define temp_pathname "temp.d"
void server_process(int sockfd)
{
	char buffer[1024];
	int data_len = 0;
	FILE *f;
	if((f = fopen(temp_pathname, "w")) == NULL)
	{
		fprintf(stderr, "crete temp file %s errorn", temp_pathname);
		exit(1);
	}
	
	while((data_len = recv(sockfd, buffer, 1024, 0)) >0)
	{
		if(data_len < 1024)
			buffer[data_len] = '';
		fprintf(f, "%s", buffer);
	}
	fclose(f);
}

int main()
{
	int sockfd;
	int clientfd;
	uint16_t port = 10033;
	
	struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_addr.s_addr  = htonl(INADDR_ANY);
	server_addr.sin_port = htons(port);
	
	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "open data stream socket failed!n");
		exit(1);
	}
	
	if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "bind data socket failed!n");
		exit(1);
	}
	
	if(listen(sockfd, SOMAXCONN) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "listen data stream failedn");
		exit(1);
	}
	
	while(1)
	{
		socklen_t len = sizeof(client_addr);
		clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
		if(clientfd < 0)
		{
			fprintf(stderr, "accept errorn");
			continue;
		}
		
		int pid = fork();
		if(pid == 0)
		{
			server_process(clientfd);
			exit(0);
		}
		close(clientfd);
	}
	return 0;	 
}
client.c
/*
 * client.c
 *
 *  Created on: 2014-8-29
 *      Author: wzb
 */
 
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>

#define filename "file.d"

int main()
{
	int sockfd;
	struct sockaddr_in server_addr;
	uint16_t port = 10033;
	
	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		fprintf(stderr, "socket eerrorn");
		exit(1);
	}
	
	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(port);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");;
	
	if(connect(sockfd, (struct sockaddr*)(&server_addr), sizeof(struct sockaddr))<0)
	{
		fprintf(stderr, "connect eerrorn");
		return -1;
	}	
	
	FILE *f = NULL;
	if((f = fopen(filename, "r")) == NULL)
	{
		fprintf(stderr, "%s file errorn", filename);
		close(sockfd);
		exit(1);
	}
	
	char buf[LINE_MAX];
	while(fgets(buf, LINE_MAX, f))
	{
		send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
	}
	fclose(f);
	printf("-----------send over------------n");
	close(sockfd);
	return 0;
}