代码开源（3）——UNIX中CS简单实现

   主要摘自《深入理解计算机系统》一书，略作整理，加了些备注。可以简单了解一下UNIX网络编程。下面程序已在Ubuntu9.10下测试通过。

     客户端主程序：

 #include "client.h"

 int main(int argc, char **argv)
 {
     int clientfd; //客户端套接字描述符
     if(argc != 3) //参数必须是3个
     {
         fprintf(stderr, "usage: %s <host> <port>\n", argv[0]);
         return 0;
     }

     clientfd = open_clientfd(argv[1], atoi(argv[2]));  //打开连接
     exchange_data(clientfd);                           //与服务器交换数据
     close(clientfd);                                   //关闭客户端套接字
     return 0;
 }

      主要包含了一个头文件，里面有具体的实现。下面是client.h的定义。其中所用的IO输入输出，就是代码开源（2）——UNIX 健壮I/O函数介绍的健壮IO，包含进来即可。这里就不重复给出了。

      对客户端程序，当标准输入遇到EOF，或者因为用户在键盘键入ctrl-d，或者因为在一个重定向的输入文件中用尽了所有的文本行，循环就结束。这时客户端关闭套接字描述符，并发送一个EOF通知服务器，服务器就可以收到一个为0的返回码，从而确定客户端已经关闭。也就是说，当服务器和客户端都运行时，客户端要想退出，最简单的就是按ctrl-d。

 #ifndef CLIENT_H_
 #define CLIENT_H_

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/socket.h>
 #include <string.h>
 #include <netdb.h>
 #include "rio.h"

 #define MAX_LINE 1024

 void unix_error(char *msg);                    //错误处理程序
 void exchange_data(int fd);                    //与服务器交换数据
 int open_clientfd(char *hostname, int port);   //打开连接，外部调用
 int _open_clientfd(char *hostname, int port);  //打开连接，内部调用

 //错误处理程序，打印错误信息
 void unix_error(char *msg)
 {
     fprintf(stderr, "%s: %s\n", msg, strerror(errno));
     exit(0);
 }
 //与服务器交换数据
 void exchange_data(int fd)
 {
     char buf[MAX_LINE];
     rio_t rio;
     rio_readinitb(&rio, fd); //初始化rio_t

     while(fgets(buf, MAX_LINE, stdin) != NULL)   //从标准输入读入数据
     {
         rio_writen(fd, buf, strlen(buf));       //发往服务器端
         rio_readlineb(&rio, buf, MAX_LINE);     //从服务器读一行
         fputs(buf, stdout);                     //写到标准输出
     }
 }
 //打开连接，外部调用
 int open_clientfd(char *hostname, int port)
 {
     int rc;
     if((rc = _open_clientfd(hostname, port)) < 0)
     {
         if(rc == -1)
             unix_error("Open client UNIX error");
         else
             unix_error("Open client DNS error");
     }
     return rc;
 }
 //打开连接，内部调用
 int _open_clientfd(char *hostname, int port)
 {
     int clientfd;                  //客户端套接字描述符
     struct hostent *hp;            //主机条目
     struct sockaddr_in serveraddr; //服务器地址

     if((clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) //返回-1表示出错
         return -1;
     if((hp = gethostbyname(hostname)) == NULL)      //返回空表示出错
         return -2;

     bzero((char *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); //清零
     serveraddr.sin_family = AF_INET;
     bcopy((char *)hp->h_addr, (char *)&serveraddr.sin_addr.s_addr, hp->h_length); //服务器IP地址
     serveraddr.sin_port = htons(port); //转换为网络序

     if(connect(clientfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) < 0) //连接
         return -1;
     printf("Connect to server success\n");
     return clientfd;  //连接成功
 }

 #endif /* CLIENT_H_ */

         下面给出服务器的主程序：

 #include "server.h"

 int main(int argc, char **argv)
 {
     int listenfd, connfd;
     unsigned int clientlen;         //地址长度
     struct sockaddr_in clientaddr;  //客户端地址
     struct hostent *hp;
     char *haddrp;                   //客户端域名

     if(argc != 2)                   //参数必须是2个
     {
         fprintf(stderr, "usage: %s <port>\n",argv[0]);
         return 0;
     }
     listenfd = open_listenfd(atoi(argv[1])); //进入监听状态
     clientlen = sizeof(clientaddr);
     while(1) //只支持单个连接
     {
         if((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &clientlen)) < 0) //建立连接
         {
             fprintf(stderr, "Accept error");
             exit(0);
         }

         hp = gethostbyaddr((const char *)&clientaddr.sin_addr.s_addr,
                 sizeof(clientaddr.sin_addr.s_addr), AF_INET);  //客户端域名
         haddrp = inet_ntoa(clientaddr.sin_addr);               //客户端IP地址

         printf("%s (%s) connect to server\n", hp->h_name, haddrp);
         exchange_data(connfd);   //与客户端交换数据
         close(connfd);           //客户端断开连接
         printf("%s (%s) close\n", hp->h_name, haddrp);
     }
     return 0;
 }

           主要包含了一个头文件，里面有具体的实现。下面是server.h的定义。

 #ifndef SERVER_H_
 #define SERVER_H_

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/socket.h>
 #include <string.h>
 #include <netdb.h>
 #include <arpa/inet.h>
 #include <errno.h>
 #include <unistd.h>
 #include "rio.h"

 #define MAX_LINE 1024
 #define MAX_LISTEN 1024          //最大连接数

 void unix_error(char *msg);      //错误处理
 void exchange_data(int connfd);  //与客户端交换数据
 int open_listenfd(int port);     //打开监听，外部调用
 int _open_listenfd(int port);    //打开监听，内部调用

 //错误处理程序，打印错误信息
 void unix_error(char *msg)
 {
     fprintf(stderr, "%s: %s\n", msg, strerror(errno));
     exit(0);
 }
 //与客户端交换数据
 void exchange_data(int connfd)
 {
     size_t n;
     char buf[MAX_LINE];
     rio_t rio;
     rio_readinitb(&rio, connfd);
     while((n = rio_readlineb(&rio, buf, MAX_LINE)) != 0) //读到末尾结束
     {
         printf("server received %d bytes\n", n); //收到的字节数
         rio_writen(connfd, buf, n);              //反显到客户端
     }
 }
 //打开监听
 int open_listenfd(int port)
 {
     int rc;
     if((rc = _open_listenfd(port)) < 0)
         unix_error("Open server listen error");
     return rc;
 }
 //建立监听函数，内部调用
 int _open_listenfd(int port)
 {
     int listenfd;   //服务器套接字描述符
     int optval = 1;
     struct sockaddr_in serveraddr;

     if((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) //返回-1表示出错
         return -1;

     if(setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
             (const void *)&optval, sizeof(int)) < 0)  //忽略地址正在使用的错误
     {
         close(listenfd);
         return -1;
     }

     bzero((char *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
     serveraddr.sin_family = AF_INET;
     serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    //接受来自主机的任何IP地址
     serveraddr.sin_port = htons((unsigned short)port); //网络字节顺序

     if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) < 0) //绑定
     {
         close(listenfd);
         return -1;
     }
     if(listen(listenfd, MAX_LISTEN) < 0) //开始监听
     {
         close(listenfd);
         return -1;
     }
     return listenfd;
 }
 #endif /* SERVER_H_ */

       上面代码中，用到了一些结构体及函数，这里给出一个简单的介绍。

 /* <netdb.h>
  * DNS主机条目结构
  *  struct hostent{
  *      char *h_name;        官方名字
  *      char **h_aliases;    一组别名
  *      int h_addrtype;      地址类型
  *      int h_length;        地址字节长度
  *      char **h_addr_list;  一组IP地址
  * };
  */

 /* <sys/socket.h>
  * 套接字地址结构
  * struct sockaddr{
  *      unsigned short sa_family;
  *      sa_data[14];
  * };
  * struct in_addr{
  *      unsigned int s_addr;  网络字节顺序，大端法
  * };
  * struct sockaddr_in{ 后缀_in表示internet
  *      unsigned short sin_family;
  *      unsigned short sin_port;    端口号
  *      struct in_addr sin_addr;    IP地址
  *      unsigned char sin_zero[8];  补齐
  * };
  */
 /*
  * <string.h>
  * extern void bzero(void *s, int n)
  * extern void bcopy(const void *src, void *dest, int n)
  */