Linux网络编程(socket的tcp通信)

Linux网络编程(socket的tcp通信)

socket网络通信的底层遵循TCP\IP协议，在系统层上以Socket接口方式呈现，只需要调用socket的相关函数就可以进行tcp通信了，具体的三次握手和四次挥手底层都已经实现好了。

一、需要用到的相关函数

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建socket对象
domain：AF_INET 基于IPv4地址通信
type：SOCK_STREAM 数据流协议 TCP

//  网络地址结构体类型
#include 
    struct sockaddr_in {
    __kernel_sa_family_t  sin_family; 	// AF_INET
    __be16        sin_port;   			// 端口号   大端数据
    struct in_addr    sin_addr;   		// IP地址 大端数据
};  
struct in_addr {
	__be32  s_addr;
};

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能：绑定socket和通信地址
sockfd：socket描述符
addr：地址结构体指针，实际传递的是 sockaddr_un或者sockaddr_in 结构体指针，需要把它们统一转换为sockaddr*类型。具体sockaddr_in结构体在socket的本地通信博文中有提到，这里不再赘述。

大小端数据转换函数：
#include
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
功能：把4字节的本地字节序转换成网络字节序

uint16_t htons(uint16_t hostshort);
功能：把2字节的本地字节序转换成网络字节序

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
功能：把4字节的网络字节序转换成本地字节序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
功能：把2字节的网络字节序转换成本地字节序

---

ip地址转换函数：
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：把字符串格式的点分十进制表示的ip地址转换成整数形式的ip地址(大端)

char *inet_ntoa(struct in_addr in);
功能：把整数形式的ip地址转换成字符串格式的点分十进制表示的ip地址

---

int listen(int sockfd, int backlog);
功能：监听socket，数据流通信时使用
sockfd：socket描述符
backlog：等待连接socket的排队数量，默认最大128
返回值：成功返回0，失败返回-1

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：等待客户端连接
sockfd：受监听的socket描述符
addr：获取客户端的地址
addrlen：既是输入，也是输出，既告诉accept函数当前计算机地址结构体的字节数，同时也能获取客户端的地址结构体字节数。
返回值：连接成功返回一个新的连接后的socket描述符，连接失败返回-1

注意：如果没有连接，则阻塞

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能：连接服务器
sockfd：socket描述符
addr：服务器的公网ip地址结构体指针
addrlen：地址结构体的字节数，用于区分 sockaddr_un还是sockaddr_in
功能：成功返回0，失败返回-1

注意：TCP收发数据可以继续使用read、write

ssize_t send(int sockfd,const void *buf, size_t len, int flags);
功能：TCP协议通信时专用的数据发送函数
sockfd：连接成功的socket描述符
buf：待发送数据的首地址
len：要发送的字节数
flags：0表示阻塞发送，1表示不阻塞发送。
返回值：成功发送的字节数，-1表示出现错误，0表示连接断开。

ssize_t recv(int sockfd,void *buf,size_t len, int flags);
功能：TCP协议通信时专用的接收数据函数
sockfd：连接成功的socket描述符
buf：存储数据缓冲区内存首地址
len：缓冲区的大小
flags：0表示阻塞发送，1表示不阻塞发送。
返回值：成功接收的字节数，-1表示出现错误，0表示连接断开。

二、tcp通信编程模型

基于TCP协议的网络通信模型：
    服务器                   客户端
创建socket对象             创建socket对象
准备通信地址               准备通信地址
(端口号+本机ip地址)        (服务器的公网ip)
绑定socket与通信地址       ...
设置监听和排队数量          ...
等待客户端连接             连接服务器
分配新的socket对象+
开辟新的进程或者线程服务    ...
接收请求                   发送请求
响应请求                   接收响应
关闭socket                关闭socket

三、代码示例

tcp服务端代码示例：

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

typedef struct sockaddr* SP;

void server_cli(int cli_fd)
{
	char buf[4096] = {};
	size_t buf_size = sizeof(buf);

	for(;;)
	{
		//	接收请求
		int ret = recv(cli_fd,buf,buf_size,0);
		if(0 == strcmp(buf,"quit") || 0 >= ret)
		{
			printf("客户端%d退出!\n",cli_fd);
			break;
		}
		printf("from %d recv:%s bits:%d\n",
			cli_fd,buf,ret);

		//	响应请求
		strcat(buf," from:server");
		ret = send(cli_fd,buf,strlen(buf)+1,0);
		if(0 >= ret)
		{
			printf("客户端%d退出!\n",cli_fd);
			break;
		}
	}
	close(cli_fd);
	exit(0);
}

int main(int argc,const char* argv[])
{
	//	创建socket
	int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(0 > sockfd)
	{
		perror("socket");
		return EXIT_FAILURE;
	}

	//	准备本机通信地址
	struct sockaddr_in addr = {};
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(5566);
	//	本机ip
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.xx.xxx");
	socklen_t addrlen = sizeof(addr);
	
	//	绑定
	if(bind(sockfd,(SP)&addr,addrlen))
	{
		perror("bind");
		return EXIT_FAILURE;
	}

	//	监听
	if(listen(sockfd,5))
	{
		perror("listen");
		return EXIT_FAILURE;
	}

	for(;;)
	{
		//	等待连接
		struct sockaddr_in cli_addr = {};
		int cli_fd = accept(sockfd,(SP)&cli_addr,&addrlen);
		if(0 > cli_fd)
		{
			perror("accept");
			continue;
		}
		
		//	创建进程服务客户端
		if(0 == fork())
		{
			server_cli(cli_fd);	
		}
	}
}

tcp客户端代码示例

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

typedef struct sockaddr* SP;

int main(int argc,const char* argv[])
{
	//	创建socket
	int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(0 > sockfd)
	{
		perror("socket");
		return EXIT_FAILURE;
	}

	//	准备服务器公网通信地址
	struct sockaddr_in addr = {};
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(5566);
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("xxx.xxx.xxx.xxx");//这里写你们想要发送数据的ip地址
	socklen_t addrlen = sizeof(addr);
	
	//	连接服务器
	if(connect(sockfd,(SP)&addr,addrlen))
	{
		perror("connect");
		return EXIT_FAILURE;
	}
	
	char buf[4096] = {};
	size_t buf_size = sizeof(buf);

	for(;;)
	{
		printf(">>>");
		fgets(buf,buf_size,stdin);
		//	发送请求
		int ret = send(sockfd,buf,strlen(buf)+1,0);
		if(0 >= ret)
		{
			printf("服务器正在升级,请稍候再尝试!\n");
			break;
		}
		if(0 == strncmp(buf,"quit",4))
		{
			printf("结束通信!\n");
			break;
		}

		//	接收响应
		ret = recv(sockfd,buf,buf_size,0);
		if(0 >= ret)
		{
			printf("服务器正在升级,请稍候再尝试!\n");
			break;
		}
		printf("recv:%s bits:%d\n",buf,ret);
	}
	close(sockfd);
}