基于Linux的C++之网络编程

套接字的基本概念

通信类型： 控制套接字如何传输和处理数据，数据以包的形式传输

• 连接(connection)类型：确保所有包依序传输，如果丢包，则请求重传
• 数据报(datagram)类型：不保证包的到达顺序，包可能丢失

名空间： 指定套接字地址格式

• 本地名空间：套接字地址为普通文件名
• Internet名空间：套接字地址由Internet地址和端口号(用于区分一台主机上的多个套接字)确定

协议： 确定数据如何传输

套接字函数

socket()函数： 创建套接字

• 原型：int socket(int domain,int type,int protocol);
• 参数：名空间、通信类型和协议
• 名空间：PF_LOCAL(本地)或PF_INET(Internet)
• 通信类型：SOCK_STREAM(连接类型)或SOCK_DGRAM(数据报类型)
• 协议：传递0，让系统自动选择协议(通常为最佳协议)
• 返回值：套接字描述符

close()函数： 释放套接字

• 原型：int close(int fd);

connect()函数： 创建两个套接字之间的连接

• 客户发起此系统调用，试图与服务器建立套接字连接
• 原型：int connect(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);
• 参数：sockfd 为文件描述符； addr 为指向套接字地址结构体指针(服务器地址)；addrlen 为服务器地址字符串的长度
• 返回值：0 连接成功； -1 连接失败

send()函数： 发送数据

• 原型： ssize_t send(int sockfd,const void* buf,size_t len,int flags);
• 只有在套接字处于连接状态时才可调用

bind()函数： 绑定套接字与其服务器地址

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

listen()函数： 侦听客户连接

• 原型：int listen(int sockfd,int backlog);
• 参数：backlog 指定有多少个连接可以进入队列，超出该值的连接将被抛弃

accept()函数： 接受连接，为该连接创建一个新的套接字

• 原型 int accept(int sockfd,struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);
• 参数： addr 为指向套接字地址结构体(客户地址)的指针
• 返回值：创建一个新的套接字，以接受客户连接，返回值为新的套接字文件描述符
• 原先套接字文件描述符可以继续接受新连接

本地套接字示例：服务器端

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

//持续读取消息，直到套接字关闭或接收到客户发送的“quit”消息
// 前者返回true,后者返回 false,服务器随后将停止服务

bool Serve(int client_socket)
{
  while (true) {
    int length;
    char* msg;
    //从套接字中读取文本消息的长度，返回值为0表示客户连接已关闭
    if(read(client_socket,&length,sizeof(length)) == 0)
      return true;
    msg = new char[length];
    read(client_socket,msg,length);
    std::cout<std::endl;
    if(!strcmp(msg,"quit"))  {delete[] msg,msg = NULL;return false;}
    else delete[] msg, msg = NULL;
  }
}

int main(int argc,char* const argv[])
{
  const char* const socket_name = argv[1];
  ing socket_fd;
  struct sockaddr_un name;
  bool serving = true;
  //创建套接字
  socket_fd = socket(PF_LOCAL,SOCK_STREAM,0);
  //设定服务器性质
  name.sun_family = AF_LOCAL;
  strcpy(name.sun_path,socket_name);
  // 绑定套接字
  bind(socket_fd,(struct sockaddr*)&name,SUN_LEN(&name));
  //侦听客户连接
  listen(socket_fd,5);
  //重复接受连接，直到某个客户发出“quit”消息
  while(serving)
  {
    struct sockaddr_un client_name;
    socklen_t client_name_len;
    int client_socket_fd;
    //接受客户连接请求
    client_socket_fd = accept(socket_fd,(struct sockaddr*)&client_name,&client_name_len);
    serving = Serve(client_socket_fd); //服务连接请求
    close(socket_fd);//关闭客户连接
  }
  close(socket_fd);
  unlink(socket_name); //删除套接字文件
  return 0;
}

本地套接字示例，客户端

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void SendMsg(int socket_fd,const char* msg)
{
  int length = strlen(msg) + 1;
  write(socket_fd,&length,sizeof(length));
  write(socket_fd,msg,length);
}
int main(int argc, char const *argv[]) {
  const char* const socket_name = argv[1];
  const char* const msg = argv[2];
  int socket_fd;
  struct sockaddr_un name;
  //创建套接字
  socket_fd = socket(PF_LOCAL,SOCK_STREAM,0);
  //套接字地址中存储服务器名称
  name.sun_family = AF_LOCAL;
  strcpy(name.sun_path,socket_name);
  //连接
  connect(socket_fd,(struct sockaddr*)&name,SUN_LEN(&name));
  //发送消息
  SendMsg(socket_fd,msg);
  close(socket_fd);
  return 0;
}

本地套接字示例：运行

程序测试运行

• 编译链接服务端程序和客户端程序
• 进入服务端程序目录，在终端输入：./server/tmp/socket; ./server 为服务器端程序名， /tmp/socket 为本服务器启动后的套接字文件名
• 进入客户端程序目录，在终端中输入：./client/tmp/socket"Hello World!"; ./client 为客户端程序名
• 停止服务器，在客户端输入命令：./client/tmp/socket"quit"

网络套接字示例：客户端

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

// 请求Web服务器的主页
void GetHomepage(int socket_fd)
{
  char buffer[8192];
  sprintf(buffer,"GET /\n");
  write(socket_fd,buffer,strlen(buffer));
  while(true){
    ssize_t count = read(socket_fd,buffer,8192);
    if(count == 0) return;
    fwrite(buffer,sizeof(char),count,stdout);
  }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
  int socket_fd;
  struct sockaddr_in name;
  struct hostent* hostinfo;
  socket_fd = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
  name.sin_family = AF_INET;
  hostinfo =  gethostbname(argv[1]);
  if(hostinfo == NULL) return 1;
  else name.sin_addr = *((struct in_addr*)hostinfo ->h_addr);
  name.sin_port = htons(80);
  if(connect(socket_fd,(struct in_addr*)&name,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) {
  perror("Failure to connect the server.");
  return 2;
}
  GetHomepage(socket_fd);
  return 0;
}

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