socket编程——一个简单的例子

从一个简单的使用TCP例子开始socket编程，其基本步骤如下：

server                                                  client

 

+++++++                                          ++++++++

创建socket                                          创建socket

+++++++                                          ++++++++

      |                                                         |

      |                                                         |

      |                                                         |

+++++++                                          ++++++++

地址赋值（                                           地址赋值（

自己的地址）                                        服务器地址）

+++++++                                          ++++++++

      |                                                         |

      |                                                         |

      |                                                         |

++++++++                                              |

用bind绑定                                                |

socket和地址                                             |

++++++++                                              |

      |                                                         |

      |                                                         |

      |                                                         |

+++++++                                                 |

listen                                                         |

+++++++                                                  |

      |                                                    ++++++++++

      |   <------------------------------          connect 服务器         

      |                                                    ++++++++++

+++++++                                                  |

accept                                                        |

+++++++                                                  |

      |                                                           |

      |                                                    +++++++++

      |                                                     recv 和send

      |                                                     进行数据处理

      |                                                     +++++++++

+++++++++                                                |

用accept得到                                                 |

的socket进行                                                 |

recv 和 send                                                 |

+++++++++                                                |

      |                                                             |

      |                                                             |

      |                                                             |

+++++++++                                        +++++++++

close socket                                         close socket

+++++++++                                        +++++++++

 

根据以上步骤，服务器端的代码为

[cpp] view
plain copy

#include <stdio.h>  

#include <string.h>  

#include <sys/socket.h>  

#include <netinet/in.h>  

#include <stdlib.h>  

#include <syslog.h>  

#include <errno.h>  

#define MAX_LISTEN_NUM 5  

#define SEND_BUF_SIZE 100  

#define RECV_BUF_SIZE 100  

#define LISTEN_PORT 1010  

int main()  

{  

  int listen_sock = 0;  

  int app_sock = 0;  

  struct sockaddr_in hostaddr;  

  struct sockaddr_in clientaddr;  

  int socklen = sizeof(clientaddr);  

  char sendbuf[SEND_BUF_SIZE] = {0};  

  char recvbuf[RECV_BUF_SIZE] = {0};  

  int sendlen = 0;  

  int recvlen = 0;  

  int retlen = 0;  

  int leftlen = 0;  

  char *ptr = NULL;  

  memset((void *)&hostaddr, 0, sizeof(hostaddr));  

  memset((void *)&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));  

  hostaddr.sin_family = AF_INET;  

  hostaddr.sin_port = htons(LISTEN_PORT);  

  hostaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  

  listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  

  if(listen_sock < 0)  

  {  

      syslog(LOG_ERR, "%s:%d, create socket failed", __FILE__, __LINE__);  

      exit(1);  

  }  

  if(bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&hostaddr, sizeof(hostaddr)) < 0)  

  {  

      syslog(LOG_ERR, "%s:%d, bind socket failed", __FILE__, __LINE__);  

      exit(1);  

  }  

  if(listen(listen_sock, MAX_LISTEN_NUM) < 0)  

  {  

      syslog(LOG_ERR, "%s:%d, listen failed", __FILE__, __LINE__);  

      exit(1);  

  }  

  while(1)  

  {  

      app_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&clientaddr, &socklen);  

      if(app_sock < 0)  

     {  

        syslog(LOG_ERR, "%s:%d, accept failed", __FILE__, __LINE__);  

        exit(1);  

     }  

     sprintf(sendbuf, "welcome %s:%d here!/n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr.s_addr), clientaddr.sin_port);  

     //send data  

     sendlen = strlen(sendbuf) +1;  

     retlen = 0;  

     leftlen = sendlen;  

     ptr = sendbuf;  

     //while(leftlen)  

     {  

         retlen = send(app_sock, ptr, sendlen, 0);  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     //receive data  

     recvlen = 0;  

     retlen = 0;  

     ptr = recvbuf;  

     leftlen = RECV_BUF_SIZE -1;  

     //do  

     {  

         retlen = recv(app_sock, ptr, leftlen, 0) ;  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      recvlen += retlen;  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     //while(recvlen && leftlen);  

     printf("receive data is : %s", recvbuf);  

    close(app_sock);  

  }  

  close(listen_sock);  

    

  return 0;  

    

    

}  

 

 

客户端代码为：

[cpp] view
plain copy

#include <stdio.h>  

#include <string.h>  

#include <sys/socket.h>  

#include <netinet/in.h>  

#include <syslog.h>  

#include <errno.h>  

#include <stdlib.h>  

#define MAX_LISTEN_NUM 5  

#define SEND_BUF_SIZE 100  

#define RECV_BUF_SIZE 100  

#define SERVER_PORT 1010  

int main()  

{  

    int sock_fd = 0;  

    char recvbuf[RECV_BUF_SIZE] = {0};  

    char sendbuf[SEND_BUF_SIZE] = {0};  

    int recvlen = 0;  

    int retlen = 0;  

    int sendlen = 0;  

    int leftlen = 0;  

    char *ptr = NULL;  

    struct sockaddr_in ser_addr;  

      

    memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));  

    ser_addr.sin_family = AF_INET;  

    inet_aton("127.0.0.1", (struct in_addr *)&ser_addr.sin_addr);  

    ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  

    sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  

    if(sock_fd < 0)  

    {  

        syslog(LOG_ERR, "%s:%d, create socket failed", __FILE__, __LINE__);  

        exit(1);  

    }  

    if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&ser_addr, sizeof(ser_addr)) < 0)  

    {  

        syslog(LOG_ERR, "%s:%d, connect socket failed", __FILE__, __LINE__);  

        exit(1);  

    }  

     //receive data  

     recvlen = 0;  

     retlen = 0;  

     ptr = recvbuf;  

     leftlen = RECV_BUF_SIZE -1;  

     //do  

     {  

         retlen = recv(sock_fd, ptr, leftlen, 0) ;  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      recvlen += retlen;  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     //while(recvlen && leftlen);  

     printf("receive data is : %s", recvbuf);  

     sprintf(sendbuf, "hello server/n");  

     //send data  

     sendlen = strlen(sendbuf) +1;  

     retlen = 0;  

     leftlen = sendlen;  

     ptr = sendbuf;  

    // while(leftlen)  

     {  

         retlen = send(sock_fd, ptr, sendlen, 0);  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     close(sock_fd);  

      

}  

 

 

现在一个简单的使用tcp的socket通信的例子已经完成了，这里有几个需要说明的问题

1）头文件：

sys/socket.h   包含了socket相关的函数，如socket，send 和recv， 以及struct sockaddr等

netinet/in.h    包含了地址结构，如struct sockaddr_in

errno.h           包含了errno 和 EINTR

syslog.h         包含了syslog相关的信息，其打印结果在/var/log/messages里面

 

2）socket地址

对于IPv4来说，其地址用的是struct sockaddr_in，具体结构如下

[cpp] view plain copy struct in_addr {  
  in_addr_t   s_addr;           /* 32-bit IPv4 address */  
                                /* network byte ordered */  
};  
  
struct sockaddr_in {  
  uint8_t         sin_len;      /* length of structure (16) */  
  sa_family_t     sin_family;   /* AF_INET */  
  in_port_t       sin_port;     /* 16-bit TCP or UDP port number */  
                                /* network byte ordered */  
  struct in_addr  sin_addr;     /* 32-bit IPv4 address */  
                                /* network byte ordered */  
  char            sin_zero[8];  /* unused */  
};  
其中sin_len我们一般不关注，也不填（只有在使用routing socket的时候才用到，被内核用来处理各种协议簇的地址结构）。bind, connect, sendto, 和 sendmsg会把socket地址从程序传递给内核； 而accept, recvfrom, recvmsg, getpeername, 和 getsockname会把地址从内核传递给程序。因为不同协议簇的地址结构是不一样的，所以必须要有一个通用的指针来传递地址，对于ANSI C来说我们一般使用void *，但是socket产生早于ANSI C，所以也就没有使用这个机制，而是使用一个通用的地址结构struct sockaddr来处理的[cpp] view plain copy struct sockaddr {  
  uint8_t      sa_len;  
  sa_family_t  sa_family;    /* address family: AF_xxx value */  
  char         sa_data[14];  /* protocol-specific address */  
};  
IPv6的socket地址为struct sockaddr_in6[cpp] view plain copy struct in6_addr {  
  uint8_t  s6_addr[16];          /* 128-bit IPv6 address */  
                                 /* network byte ordered */  
};  
  
#define SIN6_LEN      /* required for compile-time tests */  
  
struct sockaddr_in6 {  
  uint8_t         sin6_len;      /* length of this struct (28) */  
  sa_family_t     sin6_family;   /* AF_INET6 */  
  in_port_t       sin6_port;     /* transport layer port# */  
                                 /* network byte ordered */  
  uint32_t        sin6_flowinfo; /* flow information, undefined */  
  struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */  
                                 /* network byte ordered */  
  uint32_t        sin6_scope_id; /* set of interfaces for a scope */  
};  
对于sockaddr-in6来说，我们不能用通用的地址struct sockaddr来存储了，而是产用新的通用地址结构struct sockaddr_storage，这个结构足够大可以存储任何系统支持的地址。[cpp] view plain copy struct sockaddr_storage {  
  uint8_t      ss_len;       /* length of this struct (implementation dependent) */  
  sa_family_t  ss_family;    /* address family: AF_xxx value */  
  /* implementation-dependent elements to provide: 
   * a) alignment sufficient to fulfill the alignment requirements of 
   *    all socket address types that the system support 
   * b) enough storage to hold any type of socket address that the 
   *    system supports. 
   */  
};  
几种常见的地址结构

3） 相关函数的的length对于从程序传地址给内核的函数（如connect），其长度是一个整型值，告诉内核要copy的地址长度。对于从内核传递给程序的函数（如accpt），其长度是一个整型指针，是一个value-result参数。有两个目的：一告诉内核地址结构的长度，让内核在copy的时候不要超过这个长度；二返回内核真正copy的长度。4）字节序socket相关的函数都是使用网络字节序5）地址转换函数inet_aton, inet_ntoa, and inet_addr把IPv4字符串地址转为32位的网络字节序地址inet_ptonand inet_ntop可以转换IPv4和IPv6的地址6）listen中的backlog要知道这个值的含义先用说一下，对于一个listen的socket，有两个队列：一个是incomplete connection队列（仅仅收到SYN）；一个是complete connection队列（三次握手完成）。accept函数就是在complete connection队列中取一个socket。backlog就是指队列的个数，但不行的是各个地方都没有明确定义这个值，没有说明究竟代表了哪个队列，或是两个队列之和。一般来说可以同时处理的连接数是backlog的1.5倍，很多地方都用5.7） getsockname 和 getpeername这两个函数可以与socket关联的地址，getsockname 和 getpeername分别得到自己和对端的地址

[cpp] view plain copy int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen)  
  
int getpeername(int sockfd , struct sockaddr * peeraddr , socklen_t * addrlen );