Linux 下socket通信终极指南（附TCP、UDP完整代码）

linux下用socket通信，有TCP、UDP两种协议，网上的很多教程把两个混在了一起，或者只讲其中一种。现在我把自己这两天研究的成果汇总下来，写了一个完整的，适合初学者参考，也方便自己以后查阅。

首先讲什么是socket，不喜欢理论的可以略过。

Berkeley套接字应用程序接口（API）包括了一个用C语言写成的应用程序开发库，主要用于实现进程间通讯，在计算机网络通讯方面被广泛使用。（来自 wikipedia socket ）

下面介绍一下常用的socket API（也来自 wikipedia socket）

这个列表是一个Berkeley套接字API库提供的函数或者方法的概要：

socket()

创建一个新的确定类型的套接字，类型用一个整型数值标识，并为它分配系统资源。

bind()

一般用于服务器端，将一个套接字与一个套接字地址结构相关联，比如，一个指定的本地端口和IP地址。

listen()

用于服务器端，使一个绑定的TCP套接字进入监听状态。

connect()

用于客户端，为一个套接字分配一个自由的本地端口号。 如果是TCP套接字的话，它会试图获得一个新的TCP连接。

accept()

用于服务器端。 它接受一个从远端客户端发出的创建一个新的TCP连接的接入请求，创建一个新的套接字，与该连接相应的套接字地址相关联。

send()

和

recv()

,或者

write()

和

read()

,或者

recvfrom()

和

sendto()

, 用于往/从远程套接字发送和接受数据。

close()

用于系统释放分配给一个套接字的资源。 如果是TCP，连接会被中断。

gethostbyname()

和

gethostbyaddr()

用于解析主机名和地址。

select()

用于修整有如下情况的套接字列表： 准备读，准备写或者是有错误。

poll()

用于检查套接字的状态。 套接字可以被测试，看是否可以写入、读取或是有错误。

getsockopt()

用于查询指定的套接字一个特定的套接字选项的当前值。

setsockopt()

用于为指定的套接字设定一个特定的套接字选项。

更多的细节如下给出。

[编辑]socket()

socket()

为通讯创建一个端点，为套接字返回一个文件描述符。 socket() 有三个参数：

domain 为创建的套接字指定协议集。 例如：

PF_INET

表示IPv4网络协议

PF_INET6

表示IPv6

PF_UNIX

表示本地套接字（使用一个文件）

type 如下：

SOCK_STREAM

（可靠的面向流服务或流套接字）

SOCK_DGRAM

（数据报文服务或者数据报文套接字）

SOCK_SEQPACKET

（可靠的连续数据包服务）

SOCK_RAW

(在网络层之上的原始协议)。

protocol 指定实际使用的传输协议。 最常见的就是

IPPROTO_TCP

、

IPPROTO_SCTP

、

IPPROTO_UDP

、

IPPROTO_DCCP

。这些协议都在<netinet/in.h>中有详细说明。 如果该项为“

0

”的话，即根据选定的domain和type选择使用缺省协议。

如果发生错误，函数返回值为-1。 否则，函数会返回一个代表新分配的描述符的整数。

原型：

int socket(int domain, int type, int protocol)。

[编辑]bind()

bind()

为一个套接字分配地址。当使用

socket()

创建套接字后，只赋予其所使用的协议，并未分配地址。在接受其它主机的连接前，必须先调用bind()为套接字分配一个地址。

bind()

有三个参数：

sockfd

, 表示使用bind函数的套接字描述符

my_addr

, 指向sockaddr结构（用于表示所分配地址）的指针

addrlen

, 用socklen_t字段指定了sockaddr结构的长度

如果发生错误，函数返回值为-1，否则为0。

原型

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

[编辑]listen()

当socket和一个地址绑定之后，

listen()

函数会开始监听可能的连接请求。然而，这只能在有可靠数据流保证的时候使用，例如：数据类型(

SOCK_STREAM

,

SOCK_SEQPACKET

)。

listen()函数需要两个参数：

sockfd

, 一个socket的描述符.

backlog

, 一个决定监听队列大小的整数，当有一个连接请求到来，就会进入此监听队列，当队列满后，新的连接请求会返回错误。当请求被接受，返回 0。反之，错误返回 -1。

原型:

int listen(int sockfd, int backlog);

[编辑]accept()

当应用程序监听来自其他主机的面对数据流的连接时，通过事件（比如Unix select()系统调用）通知它。必须用

accept()

函数初始化连接。 Accept() 为每个连接创立新的套接字并从监听队列中移除这个连接。它使用如下参数：

sockfd

,监听的套接字描述符

cliaddr

, 指向sockaddr 结构体的指针，客户机地址信息。

addrlen

,指向

socklen_t

的指针，确定客户机地址结构体的大小 。

返回新的套接字描述符，出错返回-1。进一步的通信必须通过这个套接字。

Datagram 套接字不要求用accept()处理，因为接收方可能用监听套接字立即处理这个请求。

函数原型：

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

[编辑]connect()

connect()

系统调用为一个套接字设置连接，参数有文件描述符和主机地址。

某些类型的套接字是无连接的，大多数是UDP协议。对于这些套接字，连接时这样的：默认发送和接收数据的主机由给定的地址确定，可以使用 send()和 recv()。 返回-1表示出错，0表示成功。

函数原型：

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

TCP socket通信

服务器端流程如下：

1.创建serverSocket

2.初始化 serverAddr（服务器地址）

3.将socket和serverAddr 绑定 bind

4.开始监听 listen

5.进入while循环，不断的accept接入的客户端socket，进行读写操作write和read

6.关闭serverSocket

客户端流程：

1.创建clientSocket

2.初始化 serverAddr

3.链接到服务器 connect

4.利用write和read 进行读写操作

5.关闭clientSocket

具体实现代码如下

#server.c(TCP)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#define SRVPORT 10005
#define CONNECT_NUM 5
#define MAX_NUM 80
int main()
{
int serverSock=-1,clientSock=-1;
struct sockaddr_in serverAddr;

serverSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(serverSock<0)
{
printf("socket creation failed\n");
exit(-1);
}
printf("socket create successfully.\n");

memset(&serverAddr,0,sizeof(serverAddr));
serverAddr.sin_family=AF_INET;
serverAddr.sin_port=htons((u_short) SRVPORT);
serverAddr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);
if(bind(serverSock,&serverAddr,sizeof(struct sockaddr_in))==-1)
{
printf("Bind error.\n");
exit(-1);
}
printf("Bind successful.\n");

if(listen(serverSock,10)==-1)
{
printf("Listen error!\n");
}
printf("Start to listen!\n");

char revBuf[MAX_NUM]={0};
char sedBuf[MAX_NUM]={0};
while(1)
{
clientSock=accept(serverSock,NULL,NULL);
while(1)
{
if(read(clientSock,revBuf,MAX_NUM)==-1)
{
printf("read error.\n");
}
else
{
printf("Client:%s\n",revBuf);
}
if(strcmp(revBuf,"Quit")==0||strcmp(revBuf,"quit")==0)
{
strcpy(sedBuf,"Goodbye,my dear client!");
}
else
{
strcpy(sedBuf,"Hello Client.");
}
if(write(clientSock,sedBuf,sizeof(sedBuf))==-1)
{
printf("Send error!\n");
}
printf("Me(Server):%s\n",sedBuf);
if(strcmp(revBuf,"Quit")==0||strcmp(revBuf,"quit")==0)
{
break;
}
bzero(revBuf,sizeof(revBuf));
bzero(sedBuf,sizeof(sedBuf));
}
close(clientSock);
}
close(serverSock);
return 0;
}

#client.c(TCP)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define SRVPORT 10005
#define CONNECT_NUM 5
#define MAX_NUM 80
int main()
{
int clientSock=-1;
struct sockaddr_in serverAddr;

clientSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(clientSock<0)
{
printf("socket creation failed\n");
exit(-1);
}
printf("socket create successfully.\n");

memset(&serverAddr,0,sizeof(serverAddr));
serverAddr.sin_family=AF_INET;
serverAddr.sin_port=htons((u_short) SRVPORT);
serverAddr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);
if(connect(clientSock,&serverAddr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)
{
printf("Connect error.\n");
exit(-1);
}
printf("Connect successful.\n");

char sedBuf[MAX_NUM]={0};
char revBuf[MAX_NUM]={0};
while(gets(sedBuf)!=-1)
{
if(write(clientSock,sedBuf,strlen(sedBuf))==-1)
{
printf("send error!\n");
}
printf("Me(Client):%s\n",sedBuf);
bzero(sedBuf,sizeof(sedBuf));
if(read(clientSock,revBuf,MAX_NUM)==-1)
{
printf("rev error!\n");
}
printf("Sever:%s\n",revBuf);
if(strcmp(revBuf,"Goodbye,my dear client!")==0)
break;
bzero(revBuf,sizeof(revBuf));
}
close(clientSock);
return 0;
}

UDP协议不能保证数据通信的可靠性，但是开销更低，编起来也更加简单

服务器流程：

1.创建serverSocket

2.设置服务器地址 serverAddr

3.将serverSocket和serverAddr绑定 bind

4.开始进行读写 sendto和recvfrom

5.关闭serverSocket

客户端流程

1.创建clientSocket

2.设置服务器地址 serverAddr

3.可选 设置clientAddr并和clientSocket（一般不用绑定）

4.进行发送操作 sendto

5.关闭clientSocket

具体代码如下：

#server.c(UDP)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>//for sockaddr_in
#include <arpa/inet.h>//for socket
int main()
{
int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(fd==-1)
{
perror("socket create error!\n");
exit(-1);
}
printf("socket fd=%d\n",fd);

struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(6666);
addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

int r;
r=bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(r==-1)
{
printf("Bind error!\n");
close(fd);
exit(-1);
}
printf("Bind successfully.\n");

char buf[255];
struct sockaddr_in from;
socklen_t len;
len=sizeof(from);
while(1)
{
r=recvfrom(fd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&from,&len);
if(r>0)
{
buf[r]=0;
printf("The message received for %s is :%s\n",inet_ntoa(from.sin_addr),buf);
}
else
{
break;
}
}
close(fd);
return 0;
}

#client.c(UDP)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>//for sockaddr_in
#include <arpa/inet.h>//for socket
int main()
{
int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(fd==-1)
{
perror("socket create error!\n");
exit(-1);
}
printf("socket fd=%d\n",fd);

struct sockaddr_in addr_to;//目标服务器地址
addr_to.sin_family=AF_INET;
addr_to.sin_port=htons(6666);
addr_to.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

struct sockaddr_in addr_from;
addr_from.sin_family=AF_INET;
addr_from.sin_port=htons(0);//获得任意空闲端口
addr_from.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);//获得本机地址
r=bind(fd,(struct sockaddr*)&addr_from,sizeof(addr_from));

int r;
if(r==-1)
{
printf("Bind error!\n");
close(fd);
exit(-1);
}
printf("Bind successfully.\n");

char buf[255];
int len;
while(1)
{
r=read(0,buf,sizeof(buf));
if(r<0)
{
break;
}
len=sendto(fd,buf,r,0,(struct sockaddr*)&addr_to,sizeof(addr_to));
if(len==-1)
{
printf("send falure!\n");
}
else
{
printf("%d bytes have been sended successfully!\n",len);
}
}
close(fd);
return 0;
}

以上代码均经过测试（Ubuntu12.04)，可以运行。有疑问，可以发电邮到ladd.cn@gmail.com

参考文章

1.wikipedia socket http://zh.wikipedia.org/wiki/Socket

2.TCP socket 之linux实现http://os.51cto.com/art/201001/179878.htm

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/article/5514686.html