Linux网络编程--初等网络函数介绍（TCP）

Linux系统是通过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序通过socket和其它几个函数的调用,

   会返回一个 通讯的文件描述符,我们可以将这个描述符看成普通的文件的描述符来操作,这就是linux的设备无关性的好处.

   我们可以通过向描述符读写操作实现网络之间的数据交流. 

(一)socket 

  

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

  domain:说明我们网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等). 

        AF_UNIX只能够用于单一的Unix 系统进程间通信,

        而AF_INET是针对Internet的,因而可以允许在远程 

        主机之间通信(当我们 man socket时发现 domain可选项是 PF_*而不是AF_*,因为glibc是posix的实现所以用PF代替了AF,

        不过我们都可以使用的).

  type:我们网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等) 

        SOCK_STREAM表明我们用的是TCP 协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流. 

        SOCK_DGRAM 表明我们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信.

  protocol:由于我们指定了type,所以这个地方我们一般只要用0来代替就可以了 socket为网络通讯做基本的准备.

  成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况.

(二)bind 

  int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

  sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.

  addrlen:是sockaddr结构的长度.

  my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在中有 sockaddr的定义

        struct sockaddr{

                unisgned short  as_family;

                char            sa_data[14];

        };

  不过由于系统的兼容性,我们一般不用这个头文件,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替.在中有sockaddr_in的定义 

        struct sockaddr_in{

                unsigned short          sin_family;     

                unsigned short int      sin_port;

                struct in_addr          sin_addr;

                unsigned char           sin_zero[8];

        }

  我们主要使用Internet所以

        sin_family一般为AF_INET,

        sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信,

        sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的. 

  bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样

(三)listen 

  int listen(int sockfd,int backlog)

  sockfd:是bind后的文件描述符.

  backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示可以介绍的排队长度. 

  listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的情况和bind一样.

(四)accept 

  int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

  sockfd:是listen后的文件描述符.

  addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了. bind,listen和accept是服务器端用的函数,

  accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个 客户程序发出了连接. accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,

  这个时候服务器端可以向该描述符写信息了. 失败时返回-1

(五)connect 

   int connect(int sockfd, str
4000
uct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

   sockfd:socket返回的文件描述符.

   serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址

   addrlen:serv_addr的长度

   connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符 失败时返回-1.

(六)实例

服务器端程序

/******* 服务器程序  (server.c) ************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,new_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in client_addr;
int sin_size,portnumber;
char hello[]="Hello! Are You Fine?\n";

if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}

/* 服务器端开始建立socket描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 服务器端填充 sockaddr结构  */
bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);

/* 捆绑sockfd描述符  */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 监听sockfd描述符  */
if(listen(sockfd,5)==-1)
{
fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}

while(1)
{
/* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接  */
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)
{
fprintf(stderr,"Accept error:%s\n\a",strerror(errno));
exit(1);
}

fprintf(stderr,"Server get connection from %s\n",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
{
fprintf(stderr,"Write Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 这个通讯已经结束     */
close(new_fd);
/* 循环下一个     */
}
close(sockfd);
exit(0);
}

客户端程序

/******* 客户端程序  client.c ************/
/******* 客户端程序  client.c ************/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct hostent *host;
int portnumber,nbytes;

if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}

if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
{
fprintf(stderr,"Gethostname error\n");
exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
exit(1);
}

/* 客户程序开始建立 sockfd描述符  */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 客户程序填充服务端的资料       */
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);

/* 客户程序发起连接请求         */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 连接成功了           */
if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
{
fprintf(stderr,"Read Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
buffer[nbytes]='\0';
printf("I have received:%s\n",buffer);
/* 结束通讯     */
close(sockfd);
exit(0);
}

(七) 总结 

总的来说网络程序是由两个部分组成的--客户端和服务器端.它们的建立步骤一般是:

服务器端

socket-->bind-->listen-->accept

客户端

socket-->connect