TCP客户、服务端程序示例

参考学习：《unix网络编程 卷1》

书中的例子中，作者自己封装了很多方法和头文件（本书有源码，需要按要求编译运行）。我做了修改，自己照着敲，可能方法上不太严谨，不会应当是可以运行的，自己敲出来也是一种学习。

我们要实现如下的TCP客户/服务器



服务端 server.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>
#include <arpa/inet.h>

#define MYPORT  9877
#define QUEUE   20
#define BUFFER_SIZE 1024

/* write n bytes to a descrpiter */
ssize_t Write(int fd,const void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nwritten;
const char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0)
{
if( (nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0)
{
if( nwritten < 0)
nwritten = 0;
else
return -1; // error
}
nleft = -nwritten;
ptr += nwritten;
}
return n;
}

void str_echo(int sockfd)
{
ssize_t n;
char buf[BUFFER_SIZE];

while( (n = read(sockfd, buf, BUFFER_SIZE)) > 0 )
Write(sockfd, buf, n);
if(n < 0)
perror("read error");
}

int main()
{
// 定义sockfd
int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

// 定义sockaddr_in
struct sockaddr_in server_sockaddr;
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;//协议族
server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT); //端口
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //地址

// bind，成功返回0，出错返回-1
if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)
{
perror("bind");
exit(1);
}

// listen，成功返回0，出错返回-1
if(listen(server_sockfd,QUEUE) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}

while(1){
///客户端套接字
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);

///成功返回非负描述字，出错返回-1
int conn = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
if(conn<0)
{
perror("connect");
exit(1);
}

char buff[BUFFER_SIZE];
// 显示连接的客户端
printf("connection from %s, port %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, buff, sizeof(buff)),
ntohs(client_addr.sin_port));

pid_t child_pid ;

if( (child_pid = fork()) == 0 ) // 为客户端fork子进程
{
close(server_sockfd);
str_echo(conn);
exit(0);
}
close(conn);
}

return 0;
}

客户端 client.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>

#define MYPORT  9877
#define BUFFER_SIZE 1024

ssize_t readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
{
ssize_t n, rc;
char c, *ptr;
ptr = vptr;
for(n = 1 ;n < maxlen; n++)
{
if( (rc = read(fd, &c, 1)) == 1)
{
*ptr++ = c;
if(c == '\n')
break;
}else if( rc == 0) {
*ptr = 0;
return (n-1);
}else{
return -1;
}
}
*ptr = 0;
return n;
}

void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
char sendline[BUFFER_SIZE], recvline[BUFFER_SIZE];
while( fgets(sendline, BUFFER_SIZE , fp) != NULL)
{
write(sockfd,sendline,strlen(sendline));
//if(read(sockfd, recvline, BUFFER_SIZE ) < 0)
if(readline(sockfd, recvline, BUFFER_SIZE ) < 0)
perror("over");
fputs(recvline,stdout);
}
}

int main()
{
///定义sockfd
int sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

///定义sockaddr_in
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(MYPORT);  ///服务器端口
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  ///服务器ip

///连接服务器，成功返回0，错误返回-1
if (connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
{
perror("connect");
exit(1);
}

str_cli(stdin,sock_cli); //回射客户端的程序
exit(0);
}

运行图：



我在代码中添加了显示连接的客户端的信息。

关于Write readline函数也是书中的

知识点：

1 Write readline函数封装？

当不使用封装的函数Write，readline函数，而直接使用 read,write时，程序运行的结果如上图所示。有乱码

字节流套接字字上调用read和write输入或输出的字节数可能比请求的数量少，多的现象。这是因为在内核中用于套接字的缓冲区可能已经到达了极限，会出现不足一个字节的计数值，这样就需要自己重新编写，实现一个一个字节的读取和写入。(作者说明了原因，也封装了上面的方法)。

2 tcp 连接终止(四次握手) 出现了 TIME_WAIT状态

3 出现了僵尸进程

子进程结束后，父进程并没有对子进程进行任何处理（调用wait来收集僵尸进程），显然会存在僵尸进程。

各种问题及原因，要自己阅读图书并实践。。。

信号处理，解决僵尸进程，wait / waitpid

server.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>

#define MYPORT  9877
#define QUEUE   20
#define BUFFER_SIZE 1024

void sig_child(int signo)
{
pid_t pid;
int stat;
pid = wait(&stat);
printf("child %d terminated\n", pid);
return;
}

/* write n bytes to a descrpiter */
ssize_t Write(int fd,const void *vptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nwritten;
const char *ptr;
ptr = vptr;
nleft = n;
while (nleft > 0)
{
if( (nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0)
{
if( nwritten < 0)
nwritten = 0;
else
return -1; // error
}
nleft = -nwritten;
ptr += nwritten;
}
return n;
}

void str_echo(int sockfd)
{
ssize_t n;
char buf[BUFFER_SIZE];

while( (n = read(sockfd, buf, BUFFER_SIZE)) > 0 )
Write(sockfd, buf, n);
if(n < 0)
perror("read error");
}

int main()
{
// 定义sockfd
int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

// 定义sockaddr_in
struct sockaddr_in server_sockaddr;
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;//协议族
server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT); //端口
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //地址

// bind，成功返回0，出错返回-1
if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)
{
perror("bind");
exit(1);
}

// listen，成功返回0，出错返回-1
if(listen(server_sockfd,QUEUE) == -1)
{
perror("listen");
exit(1);
}

signal(SIGCHLD, sig_child);// 信号处理

while(1){
///客户端套接字
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t length = sizeof(client_addr);

///成功返回非负描述字，出错返回-1
int conn = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
if(conn<0)
{
perror("connect");
exit(1);
}

char buff[BUFFER_SIZE];
// 显示连接的客户端
printf("connection from %s, port %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, buff, sizeof(buff)),
ntohs(client_addr.sin_port));

pid_t child_pid ;

if( (child_pid = fork()) == 0 ) // 为客户端fork子进程
{
close(server_sockfd);
str_echo(conn);
exit(0);
}
close(conn);
}

return 0;
}

利用waitpid

void sig_child(int signo)
{
pid_t pid;
int stat;

while( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0)
printf("child %d terminated\n", pid);
return;
}

wait waitpid 的区别和作用可以参考图书讲解 或 博文：

http://blog.chinaunix.net/uid-25365622-id-3045460.html

tcp 三次握手和四次挥手，参考学习如下博文

http://blog.csdn.net/whuslei/article/details/6667471