网络编程(一)用C语言实现TCP单进程服务器与单进程客户端

 1,实验内容

1,操作人员在命令行窗口输入一行字符并回车后,客户端进程立刻从命令行(本质即stdin)读取数据,并将该行信息发送给服务器。
2,服务器收到该行信息后,会将该信息原封不动的返回给客户端,即所谓消息回声(Message Echo)。

3,客户端收到服务器返回的消息回声后,将其打印输出至屏幕(本质即stdout ) 。
4,客户端在从命令行收到EXIT指令后退出。
5,在启动1个客户端连接上服务器开展交互时,再启动另一个客户端连接服务器,观察体验是什么现象,并尝试分析现象背后的底层逻辑。

2,实验环境

Linux:Ubuntu 22.04

gcc:11.3.0

3,实验流程

网络编程(一)用C语言实现TCP单进程服务器与单进程客户端_第1张图片

4,代码实现

服务器(server.c)

//server.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void usage(const char *str) {
    printf("%s  usage:\n", str);
}

int sigint_flag = 0;  // 信号

void handle_sigint(int sig) {
    printf("[srv] SIGINT is coming!\n");
    sigint_flag = 1;
}

void srv_biz(int connfd) {}

//./serv 127.0.0.1 8000
int main(int argc, char *argv[]) {
    char *left = "(";
    char *right = ")";

    // 存放转换后的ip地址
    char ip_str[20] = {0};

    // 安装使用sigint信号处理器
    struct sigaction sa;
    sa.sa_flags = 0;
    sa.sa_handler = handle_sigint;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    // 注册信号处理器
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr;
    int listenfd, connectfd;
    int ret;
    socklen_t clie_addr_len;

    // 判断输入的参数
    char *veri_code = argv[3];
    if (argc != 4) {
        usage(argv[0]);
        return 1;
    }

    // 建立套接字,返回监听套接字
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;                  // 地址族协议(IPv4orIPv6)
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));       // 端口
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  // IP地址

    // tes存放返回结果
    const char *tes;

    // 使用inet_ntop函数转换ip
    tes = inet_ntop(AF_INET, &serv_addr.sin_addr, ip_str, sizeof(ip_str));

    // 打印初始化信息
    printf("[srv] server[%s:%d][%s] is initializing!\n", ip_str, ntohs(serv_addr.sin_port), argv[3]);
    printf("[srv] Server has initialized!\n");

    if (listenfd < 0) {
        perror("socket");
        return 1;
    }

    // 给套接字绑定一个端口和IP
    ret = bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if (ret < 0) {
        perror("bind");
        return 1;
    }
    // 开始监听
    ret = listen(listenfd, 20);
    if (ret < 0) {
        perror("listen");
        return 1;
    }

    // 开启accpet()主循环,直至sigint_flag指示服务器退出;
    while (!sigint_flag) {
        clie_addr_len = sizeof(clie_addr);

        // 要一个客户端进程进行处理,返回参数主要是有一个客户端通信描述符cfd,程序就是通过这个cfd和客户端进行交互
        connectfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len);

        if (connectfd < 0) {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            else
                perror("accept");
            return 1;
        } else {
            tes = inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr, ip_str, sizeof(ip_str));
            printf("[srv] client[%s:%d] is accepted!\n", ip_str, (int)ntohs(clie_addr.sin_port));
        }
        int n = 0;
        char buf[140] = {0};
        char *to_exit = "EXIT";

        // 收发业务小循环
        while (1) {
            memset(buf, 0, 140);

            // 最多读sizeof(buf)-1,留下一个空间放\0
            n = read(connectfd, buf, sizeof(buf) - 1);

            int if_exit = strncmp(buf, to_exit, 4);
            if (n <= 0 || if_exit == 0) {
                printf("[srv] client[%s:%d] is closed!\n", ip_str, (int)ntohs(clie_addr.sin_port));
                break;
            }
            buf[n] = 0;
            printf("[ECH_RQT]%s", buf);
            char ret_buf[140];
            memset(ret_buf, 0, 140);
            strcat(ret_buf, left);
            strcat(ret_buf, veri_code);
            strcat(ret_buf, right);
            int length = strlen(ret_buf);
            for (int i = 0; i < strlen(buf); i++) {
                ret_buf[length + i] = buf[i];
                if (buf[i] == '\n')
                    break;
            }
            ret_buf[strlen(ret_buf)] = '\0';
            write(connectfd, ret_buf, strlen(ret_buf) + 2);
            memset(ret_buf, 0, 140);
        }
        // 关闭连接
        close(connectfd);
        printf("[srv] connfd is closed!\n");
    }

    // 关闭监听
    close(listenfd);
    printf("[srv]listenfd is closed!\n");
    printf("[srv]server is to return! \n!");

    return 0;
}

 客户端(client.c)

//client.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void usage(const char *str) {
    printf("%s  usage:\n", str);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 存放ip_str
    char ip_str[20] = {0};

    if (argc != 3) {
        usage(argv[0]);
        return 1;
    }

    struct sockaddr_in serv_addr;
    int sockfd;

    // 返回客户端的进程描述符
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        return 1;
    }

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

    // connect表示客户端与服务端尝试建立连接
    // connect里面的输入参数有要连接服务端的地址
    // connect执行的时候就会被服务端listen检测到
    // 如果accept没有阻塞的话,这时候就会进行三次握手
    // 三次握手完成以后,服务端执行完accept,客户端执行完connect

    // 发起客户端请求连接
    int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if (ret < 0) {
        perror("connect");
        return 1;
    } else {
        // 转换IP地址
        inet_ntop(AF_INET, &serv_addr.sin_addr, ip_str, sizeof(ip_str));
        printf("[cli] server[%s:%d] is connected!\n", ip_str, ntohs(serv_addr.sin_port));
    }

    char buf[140] = {0};
    char *to_exit = "EXIT";
    while (1) {
        memset(buf, 0, 140);
        fgets(buf, 140, stdin);

        int if_exit = strncmp(buf, to_exit, 4);
        if (if_exit == 0)
            break;

        //   写入并打印写入内容
        write(sockfd, buf, strlen(buf));
        printf("[ECH_RQT]%s", buf);

        memset(buf, 0, 140);
        read(sockfd, &buf, sizeof(buf) - 1);

        // 显示服务器发送的内容
        printf("[ECH_REP]%s", buf);
        memset(buf, 0, 140);
    }

    close(ret);
    printf("[cli]listenfd is closed!\n");
    printf("[cli]server is to return! \n!");
    return 0;
}

5,编译运行

编译服务器(server.c)

gcc -o server.o server.c

编译客户端(client.c)

gcc -o client.o client.c

初始化服务器

 ./server.o 127.0.0.1 12345 8888 //127.0.0.1为ip地址,12345为端口号,8888为验证码

客户端连接至服务器

 ./client.o 127.0.0.1 12345

6,测试结果

客户端

[cli] server[127.0.0.1:12345] is connected!
hello,world!
[ECH_RQT]hello,world!
[ECH_REP](8888)hello,world!
this is Max speaking.
[ECH_RQT]this is Max speaking.
[ECH_REP](8888)this is Max speaking.
inkqonciorwemciojurtbvlanjkx
[ECH_RQT]inkqonciorwemciojurtbvlanjkx
[ECH_REP](8888)inkqonciorwemciojurtbvlanjkx
EXIT
[cli]listenfd is closed!
[cli]server is to return! 

服务器

[srv] server[127.0.0.1:12345][8888] is initializing!
[srv] server has initialized!
[srv] client[127.0.0.1:52602] is accepted!
[ECH_RQT]hello,world!
[ECH_RQT]this is Max speaking.
[ECH_RQT]inkqonciorwemciojurtbvlanjkx
[srv] client[127.0.0.1:52602] is closed!
[srv] connfd is closed!
[srv] SIGINT is coming!
[srv]listenfd is closed!
[srv]server is to return! 

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