socket编程——TCP协议（C语言代码实现）
Linux系统下socket编程 ——TCP协议
一、相关API
1、创建套接字
#include
int socket(int domain, int type, int protocol);
返回值:成功返回值套接字的文件描述符 失败 -1
参数:domain -->地址协议类型,常用的有：
AF_INET或者PF_INET -->ipv4地址
AF_INET6或者PF_INET6 -->ipv6地址
AF_UNIX或者PF_UNIX或者AF_LOCAL -->unix本地域套接字
type -->你创建的套接字类型
tcp套接字(流式套接字/数据流套接字) --> SOCK_STREAM
udp套接字(数据报套接字) --> SOCK_DGRAM
protocol -->扩展协议,默认设置为0
2、绑定ip和端口号
#include
#include
int bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
返回值:成功 0 失败 -1
参数:socket-->套接字
struct sockaddr--> 通用地址结构体,兼容ipv4和ipv6
{
sa_family_t sa_family;-->存放地址协议类型
char sa_data[14];-->存放ip和端口号
}
struct sockaddr_in --> ipv4地址结构体
{
unsigned short sin_family; -->存放地址协议类型AF_INET或者AF_INET6
unsigned short int sin_port; -->端口号
struct in_addr sin_addr; -->绑定自己的ip地址
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
}
unsigned char sin_zero; -->充数的,打酱油的,为了跟通用地址结构体大小保持一致
}
struct sockaddr_in6 -->ipv6地址结构体
{
sa_family_t sin6_family; // 地址族
u_int16_t sin6_port; // 端口号
struct in6_addr sin6_addr; // IPv6地址结构体
struct in6_addr
{
unsigned char sa_addr[16]; // IPv6地址
};
u_int32_t sin6_flowinfo; // 流信息
u_int32_t sin6_scope_id; // scope ID
};
address_len -->地址结构体的大小
3、ip和端口号的转换
大小端:
大端序:数据的高字节存放在低地址,低字节存放在高地址
小端序:数据的高字节存放在高地址,低字节存放在低地址
ubuntu系统:小端序存放,称之为主机字节序
网络上的数据:大端序存放,称之为网络字节序
将主机字节序转换成网络字节序
转换ip:
#include
#include
#include
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
返回值:大端序ip 失败 -1
参数:cp -->小端序ip,点分十进制格式的ip
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
转换端口号:
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);//某些特定情况下转换ip
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
规律:h -->host
n -->network
l -->long 跟ip转换有关
s -->short 跟端口转换有关
将网络字节序转换成主机字节序
转换ip:
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
const char *inet_ntop(int af, const void *src,char *dst, socklen_t size);
参数:af -->地址协议 AF_INET
src -->存放你要转换的网络字节序ip
dst -->存放转换好的主机字节序ip
size -->ip地质大小
转换端口号:
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
4、连接
#include
#include
int connect(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);
参数:address -->存放对方的ip和端口号
address_len -->地址结构体的大小
5、监听(服务器端)
int listen(int socket, int backlog);
参数:backlog -->同时能够接受的最大客户端连接数量
listen(tcpsock,7);
6、接受连接请求（服务器端）
int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address,socklen_t *restrict address_len);
返回值:成功 新的套接字用于等一会收发信息 失败 -1（要产生新的套接字,主要是为了区分不同客户端的连接）
参数:address -->存放连接服务器的那个客户端的ip和端口
address_len -->地址结构体的大小
特点:在没有客户端连接服务器的时候,服务器阻塞在accept（主要是阻塞在socket上）
当有客户端成功连接服务器的时候,会解除accept阻塞,产生新套接字
7、收发信息
ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);
返回值:length是多少,就返回多少
参数:flags -->默认设置0
length-->发送字节数
ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags); 返回值:跟send有关
参数:flags -->默认设置0
-->MSG_WAITALL -->recv会一直等待length个字节的数据全部接收完毕才退出
三种情况
情况一: 成功 大于0
情况二: 等于0,表示客户端或者服务器断开连接了
情况三: -1 失败
特点:正常情况下,收不到消息阻塞,但是如果客户端或者服务器断开连接,不阻塞,然后返回0
8、遇到的问题
问题一: 绑定失败!: Address already in use
原因:你退出程序的时候,使用的端口号并不是立马就释放掉了,会延时一段时间(不同系统,时间不一样)，导致你再次运行程序,提示绑定失败
解决方案:
第一种:更换新的端口号,通过主函数传参更换
第二种:取消端口号绑定限制（设置套接字的属性）
int setsockopt(int socket,int level,int option_name,void *option_value,socklen_t option_len);
参数:level -->SOL_SOCKET
option_name -->SO_REUSEADDR //取消端口号绑定限制
-->SO_BROADCAST //设置udp广播
option_value
option_len
int on=1;
例如: setsockopt(tcpsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
问题二: 服务器突然断开,导致客户端疯狂打印,不阻塞了
原因:recv正常情况下,收不到消息阻塞,但是如果客户端或者服务器断开连接,不阻塞,然后返回0
二、代码实现
1、客户端
//单向一次性通信
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int tcpsock;
char buf[50]={0};
int ret;
//定义ipv4地址结构体变量
struct sockaddr_in bindaddr;
bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
bindaddr.sin_family=AF_INET;
bindaddr.sin_port=htons(10000);//自己指定了一个端口
bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.22.131");//绑定自己的ip地址,将小端序ip转换成大端序
//方法二 inet_aton("192.168.22.9",&(bindaddr.sin_addr));
//定义ipv4地址结构体变量存放你要连接的服务器的ip和端口
struct sockaddr_in serveraddr;
bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
serveraddr.sin_family=AF_INET;
serveraddr.sin_port=htons(20000);//服务器的端口号
serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.22.22");//服务器的ip
//创建tcp类型的套接字
tcpsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(tcpsock==-1)//if(-1==tcpsock)
{
perror("创建套接字!\n");
return -1;
}
//绑定ip和端口号
ret=bind(tcpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
if(ret==-1)
{
perror("绑定失败!\n");
return -1;
}
//连接服务器
ret=connect(tcpsock,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
if(ret==-1)
{
perror("连接服务器失败!\n");
return -1;
}
//聊天
printf("请输入要发送给服务器的信息!\n");
scanf("%s",buf);
ret=send(tcpsock,buf,50,0);
printf("send的返回值是:%d\n",ret);
//挂机
close(tcpsock);
return 0;
} 2、服务器端
pthread_t id; //线程ID号
int newsock;//连上新的客户端产生的新套接字
void *recv1(void *arg) //开一个线程来回复信息
{
int ret;
char buf[50]={0};
while(1)
{
printf("请输入要发送给客户端的信息!\n");
scanf("%s",buf);
ret=send(newsock,buf,50,0);
if(strcmp(buf,"quit")==0)
exit(-1);
}
}
int main()
{
char buf[50]={0};
char ipbuf[20]={0};
int tcpsock;
int ret;
//定义ipv4地址结构体变量
struct sockaddr_in bindaddr;
bzero(&bindaddr,sizeof(bindaddr));
bindaddr.sin_family=AF_INET;
bindaddr.sin_port=htons(20000);//自己指定了一个端口
bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.22.124");//绑定自己的ip地址,将小端序ip转换成大端序
//定义ipv4地址结构体变量存放连接成功的那个客户端的ip和端口号
struct sockaddr_in clientaddr;
bzero(&clientaddr,sizeof(clientaddr));
int addrsize=sizeof(clientaddr);
//创建tcp类型的套接字
tcpsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(tcpsock==-1)//if(-1==tcpsock)
{
perror("创建套接字!\n");
return -1;
}
//绑定ip和端口号
ret=bind(tcpsock,(struct sockaddr *)&bindaddr,sizeof(bindaddr));
//监听
ret=listen(tcpsock,7);
if(ret==-1)
{
perror("监听失败!\n");
return -1;
}
pthread_create(&id,NULL,recv1,NULL); //创建子线程进行收信息
//接收信息
while(1)
{
newsock=accept(tcpsock,(struct sockaddr *)&clientaddr,&addrsize); //接受连接请求
if(newsock==-1)
{
perror("接受连接请求失败!\n");
return -1;
}
//打印当前连接成功的那个客户端的ip跟端口号
printf("目前连接成功的客户端ip是:%s 端口号是:%hu\n",inet_ntop(AF_INET,&(clientaddr.sin_addr),ipbuf,20),ntohs(clientaddr.sin_port));
ret=recv(newsock,buf,50,0);
printf("收到的信息是:%s recv返回值是:%d\n",buf,ret);
if(strcmp(buf,"quit")==0)
break;
}
//recv(tcpsock,buf,50,0);
//挂机
close(tcpsock);
close(newsock);
return 0;
}3、TCP广播和点播（使用多线程和单链表）