linux下TCP socket编程入门案例（一）——阻塞的TCP server&client

在项目上做的通信方面的内容，但是呢，又没这方面的经验，从头学起，分享给需要这方面内容的朋友们。

TCP和UDP通信

使用socket编程有两种通信协议可以选择，一种是数据报通信，另一种是流通信。​​

（1）数据报通信

数据报通信协议，就是我们常说的UDP（User Data Protocol 用户数据报协议）。UDP是一种无连接的协议，这意味着我们每次发送数据报时，需要同时发送本机的socket描述符和接收端的socket描述符。因此，在每次通信时都需要发送额外的数据。

（2）流通信

流通信协议，也叫做TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)。和UDP不同，TCP是一种基于连接的协议。在使用流通信之前，我们必须在通信的一对socket之间建立连接。其中一个socket作为服务器监听连接请求，另一个则作为客户端进行连接请求。一旦两个socket建立好了连接，它们就可以单向或双向进行数据传输。

进行socket编程使用UDP还是TCP呢，选择基于何种协议的socket编程取决于具体的客户端-服务器端程序的应用场景。在UDP中，每次发送数据报时，需要附带上本机的socket描述符和接收端的socket描述符。而TCP是基于连接的协议，在通信的socket对之间需要在通信之前先建立连接，因此TCP相比UDP比较耗时。在UDP中，数据报数据在大小上有64KB的限制；而TCP中也不存在这样的限制。一旦使用TCP通信的socket对建立了连接，他们之间的通信就类似IO流，所有的数据会按照发送时的顺序读取。UDP是一种不可靠的协议，发送的数据报不一定会按照其发送顺序被接收端的socket接受。而TCP是一种可靠的协议，接收端收到的包的顺序和包在发送端的顺序是一致的。

简而言之，TCP适合于如远程登录(rlogin,telnet)和文件传输（FTP）这类的网络服务。因为这些需要传输的数据大小不确定。而UDP相比TCP更加简单一些，常用来实现实时性较高或者丢包不重要的一些服务。

Socket简介

Socket，又称套接字，是计算机网络通信的基本技术之一。如今大部分基于网络的软件，如浏览器、即时通讯工具、P2P下载等都是基于Socket实现的。

在使用Socket编程时，需要重点了解几个API，socket()、bind()、listen()、connect()、accept()、send()和recv()。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept()阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把处理结果发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次完整的交互结束。

（1）socket()

int socket(int protofamily, int type, int protocol);//返回sockfd
       返回值：如果函数调用成功，会返回一个标识这个套接字的文件描述符（大于零的数）；失败返回-1。
       函数的三个参数分别为：  
       protofamily：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET(IPV4)、AF_INET6(IPV6)、 AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定 了要用一个绝对路径名作为地址。 
      type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、 SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等。  
      protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、 IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC 传输协议。
（2）bind()

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
       返回值：正常返回0，错误返回-1
       参数：
       sockfd：即socket描述字，通过socket()函数创建，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
       addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。
       addrlen：对应的是地址的长度。

（3）listen()
       int listen(int sockfd, int backlog);
       返回值：正常返回0，错误返回-1
       参数：
       sockfd：要监听的socket描述字，
       backlog：为相应socket可以排队的最大连接个数。
       socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户端的连接请求。

（4）connect()
       int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
       返回值：成功则返回0, 失败返回-1, 错误原因存于errno 中.
       参数：
       sockfd：客户端的socket描述字
       addr：服务器的socket地址
       addrlen：socket地址的长度

（5）accept()
      int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); //返回连接connect_fd
      返回值：成功时返回一个新的SOCKFD值(非负值)，失败时返回-1
      参数：
      sockfd是监听套接字，这个套接字用来监听一个端口，当有一个客户与服务器连接时，它使用这个端口号，而此时这个端口号与这个套接字关联。

     addr是一个结果参数，它用来接受一个返回值，返回值指定客户端的地址，可以置为NULL。
     addrlen它也是结果参数，用来接受上述addr的结构的大小，它指明addr结构所占有的字节个数。同样的，它也可以被设置为NULL。

（6）send()
不论是客户端还是服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。
int send( SOCKET s, const char FAR *buf, int len,int flags);   
返回值：成功返回所发送数据的总数；对端连接关闭返回0；失败返回-1
参数：
第一个参数指定发送端套接字描述符；
第二个参数指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区；
第三个参数指明实际要发送的数据的字节数；
第四个参数一般置0。 

（7）recv()
不论是客户端还是服务器应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据。 
int recv( SOCKET s, char FAR *buf,  int len,int flags);
返回值：成功返回其实际copy的字节数；对端连接关闭返回0；失败返回-1
参数：
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。

（8）close()
int close(int fd);
头文件：#include
返回值：成功返回0，出错返回-1
参数：要关闭的套接字描述符

注意，实际开发中，不要去send 0字节的数据，这是一种很糟糕的做法。这会使函数的返回值0产生歧义。recv和send不一定是一一对应的（一般情况下是一一对应），也就是说并不是send一次，就一定recv一次就接收完，有可能send一次，recv多次才接收完；也可能send多次，一次recv就接收完了。

TCP Socket编程步骤

 附按照上面的顺序编写的小demo:

server.cpp

/**

TCP server（阻塞式）

**/
#include 
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int main(int argc, char** argv){
	
    int server_socket;//服务端套接字
    int client_socket;//客户端套接字
    struct sockaddr_in  servaddr;//服务器网络地址
    struct sockaddr_in  remote_addr;///客户端地址
    char  buff[BUFSIZ];//数据传送缓冲区
    int  n;
    socklen_t addr_size;//结构体长度，accept函数中该参数类型为socklen_t *

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));//结构体初始化清零
    servaddr.sin_family = AF_INET;//IPv4
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(8888);
	
    addr_size = sizeof(struct sockaddr_in);
	
	//创建服务端套接字
	//1. create socket
    if( (server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0 ){
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);
        return -1;
    }

	//绑定套接字到ip和端口
    //2.bind socket & port to server
    if( bind(server_socket, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
        printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);
        return -1;
    }

	//监听连接请求，监听队列长度为10
    //3.listen
    if( listen(server_socket, 10) < 0){
        printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);
        return -1;
    }

    printf("======waiting for client's request======\n");
	
    while(true){
		
		//等待客户端连接请求到达
		//4.accept
		if( (client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&remote_addr, &addr_size)) < 0){
			printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);
			continue;
		}
		printf("conncet with client: %s\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));//
		
		if(send(client_socket,"welcome\n",7,0) < 0){
			printf("send message error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);
			continue;
		}

			//5.read message from socket
			while((n = recv(client_socket, buff, BUFSIZ, 0)) > 0){
				buff[n] = '\0';
				printf("receive message from client: %s\n", buff);
				
				if(send(client_socket,buff,strlen(buff),0) < 0){
					printf("send message error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);
					close(client_socket);
					close(server_socket);
					return -1;
				}
			}
    }

	//关闭套接字
	//close(client_socket);
    //close(server_socket);
	
    return 0;
}

 client.cpp

/**

TCP client（阻塞式）

**/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include 
#include

int main(int argc, char** argv){
    int   client_socket; //客户端套接字
    int n;
    char  buff[BUFSIZ];//数据传输缓冲区
    struct sockaddr_in  remote_addr;//服务器端网络地址

    memset(&remote_addr, 0, sizeof(remote_addr));
    remote_addr.sin_family = AF_INET;
    remote_addr.sin_port = htons(8888);
    remote_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	
	//创建客户端套接字
	if( (client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){
        printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno),errno);
        return -1;
    }

	//连接服务器
    if( connect(client_socket, (struct sockaddr*)&remote_addr, sizeof(remote_addr)) < 0){
        printf("connect error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);
        return -1;
    }
	
	printf("connected to server success\n");
	
	//接收服务器欢迎消息
	if( (n = recv(client_socket,buff,BUFSIZ,0)) > 0){
		buff[n] = '\0';
		printf("receive message from server: %s\n", buff);
	}
	
	/*循环发送接收消息并打印*/
	while(true){
		printf("send message to server:");
		
		scanf("%s",buff);
		//输入quit,则client与server断开连接
		if( !strcmp(buff,"quit")){
			printf("客户端断开连接...\n");
			close(client_socket);
			break;
		}
		
		//send to server
		if((n = send(client_socket,buff,strlen(buff),0)) < 0){
			printf("send message error: %s(errno:%d)\n",strerror(errno),errno);
		}
		
		//receive from server
		if((n = recv(client_socket,buff,BUFSIZ,0)) > 0){
			buff[n] = '\0';
			printf("recaeived:%s\n",buff);
		}
		
	}

	close(client_socket);
	
    return 0;
}

运行截图：

刚开始学习socket编程，不足之处请大家多多指点。