socket通信基础讲解及示例-C

socket通信之C篇

服务端与客户端
- 简介
socket通信
- 服务端与客户端通信模型
- 通信实战
- - server（服务端）创建
  - client（客户端）创建
函数详解
- 创建套接字 socket
- 绑定端口bind
- 进入监听状态listen
- 获取客户端连接请求accept
- 接收网络数据read
- 发送数据write
- 关闭套接字close
- 连接指定服务端connect

服务端与客户端

简介

服务端与客户端是计算机网络通信的两个主要角色，在物理上并没有什么区别，可以同时在一个设备，也可在不同的设备上。只不过在市场上，为了性能和更好的提供服务。大部分的服务端与客户端不在同个设备中。
客户端(client)一般指通过应用程序（例如手机app，电脑软件）或浏览器网页向服务器获取资源和数据的计算机或设备。
服务端(server)一般指提供服务的计算机或设备。服务端接收并处理客户端的请求，并返回对应的结果。
服务器指服务端所部署的计算机或设备

socket通信

以下均在linux系统中实现，socket通信是进程通信的一种方式。以下操作函数的头文件位于socket.h

服务端与客户端通信模型

在这里插入图片描述

通信实战

server（服务端）创建

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main()
{int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(socketfd < 0){printf("creat socket error\n");return -1;}struct sockaddr_in socket_addr;memset(&socket_addr, 0, sizeof(socket_addr)); socket_addr.sin_family = AF_INET;socket_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);socket_addr.sin_port = htons(4017);if(bind(socketfd, (struct sockaddr *)&socket_addr, sizeof(socket_addr)) < 0){printf("bind port error\n");return -1;}if(listen(socketfd, 5) < 0){printf("listen error\n");return -1;}struct sockaddr_in client_addr;int clilen = sizeof(struct sockaddr_in);int clifd = accept(socketfd, (struct sockaddr*)&client_addr, (socklen_t*)&clilen);char buf[256] = {0};char sendbuf[] = "hello";while(1){memset(buf, 0, 	sizeof(buf));read(clifd, buf, 255);printf("recv message is: %s\n", buf);write(clifd, sendbuf, 5);sleep(1);}close(clifd);close(socketfd);return 0;
}

client（客户端）创建

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>int main()
{int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(socketfd < 0){printf("creat socket error\n");return -1;}struct sockaddr_in socket_addr;memset(&socket_addr, 0, sizeof(socket_addr)); socket_addr.sin_family = AF_INET;socket_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");socket_addr.sin_port = htons(4017);if(connect(socketfd, (struct sockaddr *)&socket_addr, sizeof(socket_addr)) < 0){printf("bind port error\n");return -1;}char buf[256] = {0};char sendbuf[] = "client msg";while(1){memset(buf, 0, 	sizeof(buf));read(socketfd, buf, 255);printf("recv message is: %s\n", buf);write(socketfd, sendbuf, 11);sleep(1);}close(socketfd);return 0;
}

函数详解

创建套接字 socket

函数原型

int socket(int domain, int type, int protocol)

函数解析
作用：用于创建一个指定协议的sockfd，即一个套接字。

例如创建一个tcp，ipv4的sockfd

int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

返回：创建失败返回-1，成功返回文件描述符。

参数解析
以下枚举值只列出部分

参数	说明	枚举
domain	指定通信域，即选择通信用的协议族	AF_INET:ipv4 AF_INET6:ipv6
type	指定套接字类型	SOCK_STREAM:提供有序的、可靠的、双向的、基于连接的字节流，流式协议。 SOCK_DGRAM:固定长度的、无连接的、不可靠的报文传递，报式协议
protocol	具体的一个协议	一般写0 流式协议默认是TCP 报式协议默认是UDP

绑定端口bind

函数原型

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函数解析
作用：将socket创建的socketfd与地址addr进行绑定。大部分用来绑定端口。一般在于服务端使用，如果客户端在需要绑定端口的情况下，也可以使用。

例如将刚刚创建的socketfd与本地端口4017进行绑定

struct sockaddr_in socket_addr;
memset(&socket_addr, 0, sizeof(socket_addr)); socket_addr.sin_family = AF_INET;
socket_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
socket_addr.sin_port = htons(4017);bind(socketfd, (struct sockaddr *)&socket_addr, sizeof(socket_addr));

返回：成功返回0，一般端口被其他进程占用时，才会返回失败！

参数解析

参数	说明
sockfd	创建的套接字
sockaddr	地址，结构体中包含了协议族，端口号以及地址ip
socklen_t	地址所指向的结构体的地址长度

进入监听状态listen

函数原型

int listen(int sockfd, int backlog);

函数解析
作用：让服务端进入监听状态，等待客户端的连接。用于服务端的进程。需在accept之前使用

例如最大监听客户端数量为5

listen(socketfd, 5);

返回：
成功返回0

参数解析

参数	说明
sockfd	创建的套接字
backlog	服务端等待连接的最大数量（即半连接和全连接最大之和）

获取客户端连接请求accept

函数原型

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

函数解析
作用：获取客户端的连接请求并建立连接

例如

struct sockaddr_in client_addr;
int clilen = sizeof(struct sockaddr_in);int clifd = accept(socketfd, (struct sockaddr*)&client_addr, (socklen_t*)&clilen);

返回：成功返回客户端的socketfd，后期通过该socketfd与此客户端进行通信。失败返回-1

参数解析

参数	说明
sockfd	用于监听的文件描述符
addr	用于返回监听到的客户端的地址信息
addrlen	addr的字节大小

接收网络数据read

函数原型

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

函数解析
作用：接收网络数据

例如获取从clientfd中接收到的网络数据

char buf[256] = {0};
read(clientfd, buf, 256);

返回：成功返回接收到的网络数据长度；失败返回<0。
头文件：unistd.h

参数解析

参数	说明
sockfd	需要获取数据的对象socketfd
buf	接收到的网络数据
count	限制字节接收长度。当缓冲区长度大于该长度时，返回count长度字节; 档缓冲区长度小于该长度时，返回实际长度的字节

发送数据write

函数原型

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

函数解析
作用：用于发送数据

例如：对clientfd发送abc

char sendbuf[] = “hello”;
write(clientfd, sendbuf, 3);

返回：成功返回成功写入的字节数，失败返回-1
头文件：unistd.h

参数解析

参数	说明
fd	需要发送数据的对象socketfd
buf	发送的数据
count	当实际发送数据长度大于count时，按count数量字节数发送，否则按实际长度发送

读取和写入除了read和write外，还有recv和send；recvmsg和sendmsg等。

关闭套接字close

函数原型

int close(int fd);

函数解析
作用：关闭指定套接字

例如

close(clientfd);

返回：成功返回0

参数解析

参数	说明
fd	需要关闭的套接字

连接指定服务端connect

函数原型

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

注意客户端使用

函数解析
作用：在tcp中用于跟服务端建立连接，而在udp中仅仅是在本地对服务端的IP地址和端口与创建的sockfd进行绑定记录

例如连接ip地址为127.0.0.1（本地回环），且端口号为4017的服务端进程

struct sockaddr_in socket_addr;
memset(&socket_addr, 0, sizeof(socket_addr)); socket_addr.sin_family = AF_INET;
socket_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
socket_addr.sin_port = htons(4017);connect(sockfd, (struct sockaddr *)&socket_addr，sizeof(socket_addr));