Linux C++ socket编程实例
文章目录
- socket基本过程
- 基本的局域网聊天
- 局域网TCP服务器端
- 局域网TCP客户端
- 客户端服务端双向异步聊天
- 异步聊天服务器端代码
- 异步聊天客户端代码
- 局域网内服务端和有限个客户端聊天
- 局域网TCP 2人聊天服务器端代码
- 局域网TCP 2人聊天客户端代码
- 完美异步聊天服务端和客户端
- 无限个客户聊天的服务器端代码
- 无限个客户端连接的客户端代码
- 服务端:
服务器端初始化socket，然后与端口绑定，对端口进行监听，调用accept阻塞，等待客户端连接。
socket() -> bind() -> listen() -> accept() - 客户端：
客户端先初始化socket，然后与服务端连接，服务端监听成功则连接建立完成。
socket() -> connect()
socket基本过程
- 服务端先创建一个套接字，端口绑定，对端口进行监听，调用accept阻塞，等待客户端连接。客户端创建一个套接字，然后通过三次握手完成tcp连接后服务器端accept返回重新建立一个套接字代表返回客户端的tcp连接，（在accept成功返回前有一个要注意的是server会有两个队列，一个存放完成三次握手的，一个是未完成三次握手的，每次accept会从完成三次握手的队列中取出一个并一直建立TCP连接，此时才能算是真正的连接成功），完成上面的步骤后即可以开始数据的传输了，数据传输结束后再调用close关闭连接。
- 再说一下select函数在server和client双向通信中的重要作用：网络编程的过程中，经常会遇到许多阻塞的函数，网络编程时使用的recv，recvfrom，connect函数都是阻塞的函数，当函数不能成功执行的时候，程序就会一直阻塞在这里，无法执行下面的代码。select函数是一个轮值函数，即当循环询问文件节点，可设置超时时间，超时时间到了就跳过代码继续往下执行。下面的第一个程序，如果不注释掉server的send，那么如果server不想client发送信息则进程就会停顿在此处等待server发送无法执行下面的代码，无法接受client发送来的消息，第二个程序就是对此进行的改进，在程序中引入select当超时后就会跳过当前代码，执行下一步不会一直阻塞。（poll 和 epoll是对select的改进）
基本的局域网聊天
局域网TCP服务器端
实现的功能是client到server的半双工通信，server只能接收client发送过来的消息，但是不能向client发送消息。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define QUEUE 20 //连接请求队列
int conn;
int main()
{
printf("%d\n",AF_INET); //IPv4协议
printf("%d\n",SOCK_STREAM); //字节流套接字
int ss = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //若成功则返回一个sockfd (套接字描述符)
printf("%d\n", ss);
struct sockaddr_in server_sockaddr; //一般是储存地址和端口，用于信息的显示及存储作用
//下面设置sockaddr_in 结构体中相关参数
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_port = htons(PORT); //将一个无符号短整型数值转换为网络字节序，即大端模式
printf("%d\n", INADDR_ANY);
//INADDR_ANY就是指定地址为0.0.0.0的地址，这个地址事实上表示不确定地址，或"所有地址"、“任意地址”。
//一般来说，在各个系统中均定义成为0值。
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //将主机无符号长整型数转换成网络字节顺序。
if(bind(ss, (struct sockaddr*)&server_sockaddr, sizeof(server_sockaddr)) == -1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
if(listen(ss, QUEUE) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);
//成功返回非负描述字，出错返回-1
conn = accept(ss, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
//如果accept成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新描述符，代表与所返回客户的TCP连接
//accept之后就会用新的套接字conn
if( conn < 0 )
{
perror("connect");
exit(1);
}
char buffer[1024];
while(1)
{
//这里把send注释掉了，所以这个程序中server只能是接收client端的数据并能给client发送数据，即使不注释掉也没用，因为没有对是否有数据>传入和传入
//进行判断所以按照下面的代码这样写，每次都要先让server输入后才能输出client传过来的数据，若是server不输入则程序无法向下走就没有client发送过来的输出，
//而且每次显示也只能是一行，这样显示就全是错的了，所以就需要select和FD_ISSET的判断了
// memset(buf, 0 ,sizeof(buf));
// if(fgets(buf, sizeof(buf),stdin) != NULL) {
// send(conn, buf, sizeof(buf), 0);
// }
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
int len = recv(conn, buffer, sizeof(buffer), 0); //从TCP连接的另一端接收数据。
/*该函数的第一个参数指定接收端套接字描述符；
第二个参数指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；
第三个参数指明buf的长度；
第四个参数一般置0*/
if(strcmp(buffer, "exit\n") == 0)//如果没有收到TCP另一端发来的数据则跳出循环不输出
{
break;
}
printf("%s", buffer);//如果有收到数据则输出数据
//必须要有返回数据， 这样才算一个完整的请求
send(conn, buffer, len , 0);//向TCP连接的另一端发送数据。
}
close(conn); //因为accept函数连接成功后还会生成一个新的套接字描述符，结束后也需要关闭
close(ss); //关闭socket套接字描述符
return 0;
}
局域网TCP客户端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 6666
#define BUFFER_SIZE 1024
/**
在TCP三次握手完成后会进入等待连接队列，等待服务端调用accpet与之建立连接，这时候是server端调用accept跟客户端建立
通信，客户端并不需要调用accpet，因为有很多个客户端要跟服务端建立连接，这时候服务端就会有一个队列，对已经经过三次握
手的才可以建立连接（类似缓存信息），这个是由服务端来确认的，客户端并不知道什么时候服务端才能跟它建立连接，在服务端
没有调用accept与之连接或者还未排队到它，只能是一直等待，直到服务端准备好了才能跟客户端建立连接，所以主动权在服务端
*/
int main()
{
//定义 sockfd
int sock_cli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//定义sockaddr_in
struct sockaddr_in servaddr;
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(PORT); //服务器端口
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //服务器ip， inet_addr用于IPv4的IP转换(十进制转换为二进制)
//127.0.0.1是本地预留地址
//连接服务器， 成功返回0， 错误返回 -1
if(connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}
char sendbuf[BUFFER_SIZE];
char recvbuf[BUFFER_SIZE];
while(fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
//每次读取一行，读取的数据保存在buf指向的字符数组中，成功，则返回第一个参数 buf
send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf), 0); //发送
if(strcmp(sendbuf, "exit\n") == 0)
break;
recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0); //接收
fputs(recvbuf, stdout);
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf)); //接受或者发送完毕后把数组中的数据全部清空。 置 0
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
close(sock_cli);
return 0;
}
客户端服务端双向异步聊天
以上的局域网聊天应用有一个很重要的缺点， 服务器只能显示客户端发送的消息， 却无法给客户端发送消息， 这个很尴尬；
通过使用C中的select()函数， 实现一个异步聊天工具：
异步聊天服务器端代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 7000
#define QUEUE 20
int main()
{
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval, maxfd;
int ss = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in server_sockaddr;
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);
//printf("%d\n",INADDR_ANY);
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if(bind(ss, (struct sockaddr* ) &server_sockaddr, sizeof(server_sockaddr))==-1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
if(listen(ss, QUEUE) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);
///成功返回非负描述字，出错返回-1
int conn = accept(ss, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
/*没有用来存储accpet返回的套接字的数组，所以只能实现server和单个client双向通信*/
if( conn < 0 )
{
perror("connect");
exit(1);
}
while(1)
{
/*把可读文件描述符的集合清空*/
FD_ZERO(&rfds);
/*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
/*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(conn, &rfds);
/*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
if(maxfd < conn)
maxfd = conn;
/*设置超时时间*/
tv.tv_sec = 5;//设置倒计时
tv.tv_usec = 0;
/*等待聊天*/
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1)
{
printf("select出错，客户端程序退出\n");
break;
}
else if(retval == 0)
{
printf("服务端没有任何输入信息，并且客户端也没有信息到来，waiting...\n");
continue;
}
else
{
/*客户端发来了消息*/
if(FD_ISSET(conn,&rfds))
{
char buffer[1024];
memset(buffer, 0 ,sizeof(buffer));
int len = recv(conn, buffer, sizeof(buffer), 0);
if(strcmp(buffer, "exit\n") == 0) break;
printf("%s", buffer);
//send(conn, buffer, len , 0);把数据回发给客户端
}
/*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
if(FD_ISSET(0, &rfds))
{
char buf[1024];
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
//printf("you are send %s", buf);
send(conn, buf, sizeof(buf), 0);
}
}
}
close(conn);
close(ss);
return 0;
}
异步聊天客户端代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MYPORT 7000
#define BUFFER_SIZE 1024
int main()
{
int sock_cli;
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval, maxfd;
///定义sockfd
sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
///定义sockaddr_in
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(MYPORT); ///服务器端口
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); ///服务器ip
//连接服务器，成功返回0，错误返回-1
if (connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}
while(1){
/*把可读文件描述符的集合清空*/
FD_ZERO(&rfds);
/*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
/*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(sock_cli, &rfds);
/*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
if(maxfd < sock_cli)
maxfd = sock_cli;
/*设置超时时间*/
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
/*等待聊天*/
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1)
{
printf("select出错，客户端程序退出\n");
break;
}
else if(retval == 0)
{
printf("客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...\n");
continue;
}
else
{
/*服务器发来了消息*/
if(FD_ISSET(sock_cli,&rfds))
{
char recvbuf[BUFFER_SIZE];
int len;
len = recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf),0);
printf("%s", recvbuf);
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
/*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
if(FD_ISSET(0, &rfds))
{
char sendbuf[BUFFER_SIZE];
fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin);
send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf),0); //发送
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
}
}
close(sock_cli);
return 0;
}
局域网内服务端和有限个客户端聊天
以上的局域网聊天只能支持一个用户， 我们还要改改， 必须是支持多用户的聊天室：
局域网TCP 2人聊天服务器端代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 7000
#define QUEUE 20
int ss;
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);
int conns[2] = {}; //定义一个容量为2的数组来存放套接字，所以server最多只能跟两个client通信
int z = 0;
void thread_fn()
{
//成功返回非负描述字，出错返回 -1
int conn = accept(ss, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
if( conn < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}
//把连接保存到临时数组中；
conns[z] = conn;
z++;
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval, maxfd;
while(1)
{
/*把可读文件描述符的集合清空*/
FD_ZERO(&rfds);
/*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
/*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(conn, &rfds);
/*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
if(maxfd < conn)
{
maxfd = conn;
}
/*设置超时时间*/
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
/*等待聊天*/
retval = select(maxfd + 1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1)
{
printf("select 出错，客户端程序退出\n");
break;
}
else if(retval == 0)
{
printf("服务器端没有任何输入信息，并且客户端也没有信息到来，waiting ...\n");
continue;
}
else
{
/*客户端发来了信息*/
if(FD_ISSET(conn, &rfds)) //判断conn是否在rfds中如果在返回非零，不在返回0
{
char buffer[1024];
memset(buffer, 0 ,sizeof(buffer));//把buffer中的所有值赋值为0，即清空buffer
int len = recv(conn, buffer, sizeof(buffer), 0);//把接收到的数据存放于buffer中
printf("%s", buffer);
}
/*用户输入信息，开始处理信息并发送*/
if(FD_ISSET(0, &rfds))
{
char buf[1024];
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);//每次读取一行数据存放在buf中
//printf("you are send %s", buf);
for(int i=0; i 局域网TCP 2人聊天客户端代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MYPORT 7000
#define BUFFER_SIZE 1024
int main()
{
int sock_cli;
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval, maxfd;
///定义sockfd
sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
///定义sockaddr_in
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(MYPORT); ///服务器端口
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); ///服务器ip
//连接服务器，成功返回0，错误返回-1
if (connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}
while(1){
/*把可读文件描述符的集合清空*/
FD_ZERO(&rfds);
/*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
/*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(sock_cli, &rfds);
/*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
if(maxfd < sock_cli)
maxfd = sock_cli;
/*设置超时时间*/
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
/*等待聊天*/
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1)
{
printf("select出错，客户端程序退出\n");
break;
}else if(retval == 0)
{
printf("客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...\n");
continue;
}
else
{
/*服务器发来了消息*/
if(FD_ISSET(sock_cli,&rfds))
{
char recvbuf[BUFFER_SIZE];
int len;
len = recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf),0);
printf("%s", recvbuf);
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
/*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
if(FD_ISSET(0, &rfds))
{
char sendbuf[BUFFER_SIZE];
fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin);
send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf),0); //发送
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
}
}
close(sock_cli);
return 0;
}
完美异步聊天服务端和客户端
以上的多客户聊天不是很好， 因为只允许两个客户端连接， 体验非常差， 如果支持无限个客户端聊天的话那该多好啊， 哈哈， 这个也是可以的， 我们只要使用c＋＋的list即可， 它是可以自增的数组(其实算是链表)， 引用 头文件即可：
无限个客户聊天的服务器端代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PORT 7000
#define IP "127.0.0.1"
int s;
struct sockaddr_in servaddr;
socklen_t len;
std::list li;//用list来存放套接字，没有限制套接字的容量就可以实现一个server跟若干个client通信
void getConn()
{
while(1)
{
int conn = accept(s, (struct sockaddr*)&servaddr, &len);
li.push_back(conn);
printf("%d\n", conn);
}
}
void getData()
{
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 10;//设置倒计时时间
tv.tv_usec = 0;
while(1)
{
std::list::iterator it;
for(it=li.begin(); it!=li.end(); ++it)
{
fd_set rfds;
FD_ZERO(&rfds);
int maxfd = 0;
int retval = 0;
FD_SET(*it, &rfds);
if(maxfd < *it)
{
maxfd = *it;
}
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1)
{
printf("select error\n");
}
else if(retval == 0)
{
//printf("not message\n");
}
else
{
char buf[1024];
memset(buf, 0 ,sizeof(buf));
int len = recv(*it, buf, sizeof(buf), 0);
printf("%s", buf);
}
}
sleep(1);
}
}
void sendMess()
{
while(1)
{
char buf[1024];
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
//printf("you are send %s", buf);
std::list::iterator it;
for(it=li.begin(); it!=li.end(); ++it)
{
send(*it, buf, sizeof(buf), 0);
}
}
}
int main()
{
//new socket
s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(PORT);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);
if(bind(s, (struct sockaddr* ) &servaddr, sizeof(servaddr))==-1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
if(listen(s, 20) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}
len = sizeof(servaddr);
//thread : while ==>> accpet
std::thread t(getConn);
t.detach();//detach的话后面的线程不同等前面的进程完成后才能进行，如果这里改为join则前面的线程无法判断结束，就会
//一直等待，导致后面的线程无法进行就无法实现操作
//printf("done\n");
//thread : input ==>> send
std::thread t1(sendMess);
t1.detach();
//thread : recv ==>> show
std::thread t2(getData);
t2.detach();
while(1)//做一个死循环使得主线程不会提前退出
{
}
return 0;
}
/*这个跟前面的不一样的地方是，把获得连接套接字getConn和发送信息sendMess和接收信息getData放在三个函数中，创建
的三个线程分别对应处理三个函数，就可以使得server能跟若干个client通信*/
问：为什么要创建三个线程去处理三个函数，单个线程并不可以吗，多线程和单线程处理起来有什么不同？
答：首先，这里用到多线程的目的是为了提高处理能力，减少等待时间，多线程可以并发执行，即可以同时对三个函数进行处理，处理起来会快很多。这里也是可以用单线程来处理的，但是单线程每次只能做一件事情，不能同时去获得连接套接字、发送消息、接收消息，这样在做其中一件事情的时候其他的两件事情就要等待，这样处理时间会比多线程慢很多。多线程可以及时的响应，单线程不能及时响应。
无限个客户端连接的客户端代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MYPORT 7000
#define BUFFER_SIZE 1024
int main()
{
int sock_cli;
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval, maxfd;
///定义sockfd
sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
///定义sockaddr_in
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(MYPORT); ///服务器端口
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); ///服务器ip
//连接服务器，成功返回0，错误返回-1
if (connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}
while(1){
/*把可读文件描述符的集合清空*/
FD_ZERO(&rfds);
/*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
/*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
FD_SET(sock_cli, &rfds);
/*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
if(maxfd < sock_cli)
maxfd = sock_cli;
/*设置超时时间*/
tv.tv_sec = 10;
tv.tv_usec = 0;
/*等待聊天*/
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1){
printf("select出错，客户端程序退出\n");
break;
}else if(retval == 0){
printf("客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...\n");
continue;
}else{
/*服务器发来了消息*/
if(FD_ISSET(sock_cli,&rfds)){
char recvbuf[BUFFER_SIZE];
int len;
len = recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf),0);
printf("%s", recvbuf);
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
/*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
if(FD_ISSET(0, &rfds)){
char sendbuf[BUFFER_SIZE];
fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin);
send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf),0); //发送
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
}
}
}
close(sock_cli);
return 0;
}
局域网通过UDP实现服务端和客户端的通信， UDP的服务端不需要执行listen函数和accept函数.
转载： https://www.cnblogs.com/wuyepeng/p/9737583.html