一、TCP通信实现的过程
服务器端
- socket函数 与 通信域
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
-domain: 指定通信域(通信地址族);
-type: 指定套接字类型;
-protocol: 指定协议;
-domain: 指定通信域(通信地址族)
AF_INET: 使用IPv4 互联网协议
AF_INET6: 使用IPv6 互联网协议
…
-type:指定套接字类型
TCP唯一对应流式套接字,所以选择SOCK_STREAM(数据报套接 字:SOCK_DGRAM)
-protocol:指定协议
流式套接字唯一对应TCP,所以无需要指定协议,设为0即可
- bind函数 与 通信结构体
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
-sockfd:socket函数生成的套接字
-addr:通信结构体
-addrlen:通信结构体的长度
IPv4地址族结构体
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* 地址族: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* 网络字节序的端口号 */
struct in_addr sin_addr; /*IP地址结构体 */
};
/* IP地址结构体 */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* 网络字节序的IP地址 */
};
通用地址族结构体
struct sockaddr {
sa_family_t sa_family;
char sa_data[14];
}
示例:为套接字fd绑定通信结构体addr
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(5001);
addr.sin_addr.s_addr = 0;
bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) );
- 监听套接字
int listen(int sockfd, int backlog);
- 处理客户端发起的连接,生成新的套接字
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
-sockfd: 函数socket生成的套接字
-addr:客户端的地址族信息
-addrlen:地址族结构体的长度
实现代码:
server.c
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BACKLOG 5
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, newfd, ret;
char buf[BUFSIZ] = {}; //BUFSIZ 8142
struct sockaddr_in addr;
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
exit(0);
}
/*1. 创建套接字*/
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0){
perror("socket");
exit(0);
}
addr.sin_family = AF_INET;
/*main()传参的方式给定端口号
因为main()函数中的 char *argv[] ,终端输入的argv是字符串,所以要用 atoi() 函数将字符转换成数字
*/
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
/*
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *addr); IP地址序转换函数
用于将一个点分十进制的 IPv4 地址字符串转换为网络字节序的二进制表示
*/
if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
fprintf(stderr, "Invalid address\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*
当你先关闭服务器端,没有关闭客户端的情况下,系统会认为当前的端口号和IP地址还在链接当中,下次再用该端口号和IP地址运行的情况下系统会报错:bind: Address already in use
下面这段代码的用处就是解决这个问题
*/
/*地址快速重用*/
int flag=1,len= sizeof (int);
if ( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1)
{
perror("setsockopt");
exit(1);
}
/*2. 绑定通信结构体*/
if(bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
perror("bind");
exit(0);
}
/*3. 设置套接字为监听模式*/
if(listen(fd, BACKLOG) == -1){
perror("listen");
exit(0);
}
/*4. 接受客户端的连接请求,生成新的用于和客户端通信的套接字*/
newfd = accept(fd, NULL, NULL);
if(newfd < 0){
perror("accept");
exit(0);
}
/*可以循环读入信息*/
while(1){
memset(buf, 0, BUFSIZ);//每次使用完地址,都要清空buf内容
/*
read()函数 是将客户端输入的信息接收,如果read()返回0时证明文件读到末尾了
*/
ret = read(newfd, buf, BUFSIZ);
if(ret < 0)
{
perror("read");
exit(0);
}
else if(ret == 0)
break;
else
printf("buf = %s\n", buf);
}
close(newfd);
close(fd);
return 0;
}
客户端
client.c
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BACKLOG 5
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
struct sockaddr_in addr;
char buf[BUFSIZ] = {};
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
exit(0);
}
/*创建套接字*/
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0){
perror("socket");
exit(0);
}
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {//main()函数传参的方式给定
fprintf(stderr, "Invalid address\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*向服务端发起连接请求*/
if(connect(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
perror("connect");
exit(0);
}
/*循环输入信息*/
while(1){
printf("Input->");
/*
fgets() 函数从标准输入中读取一行数据,并将其存储在字符数组 buf 中。
stdin,用于从标准输入读取数据。
char *fgets(char *str, int size, FILE *stream);
*/
fgets(buf, BUFSIZ, stdin);
/*
write() 是一个系统调用函数,用于将数据从缓冲区写入到文件描述符所代表的文件或设备中。
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
*/
write(fd, buf, strlen(buf) );
}
close(fd);
return 0;
}
为了方便编译代码写了一个简单的Makefile
CC= gcc
CFLAGS = -Wall
all: server client
server:server.c
${CC} ${CFLAGS} -o server.c server
client:client.c
${CC} ${CFLAGS} -o client.c client
运行代码截图:
二、实现TCP多进程并发
改动代码:
服务器端
server.c
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BACKLOG 5
void SigHandle(int sig){
if(sig == SIGCHLD){
printf("client exited\n");
wait(NULL);
}
}
void ClinetHandle(int newfd);
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, newfd;
struct sockaddr_in addr, clint_addr;
socklen_t addrlen = sizeof(clint_addr);
#if 0
/*
两种解决僵尸进程的方法
若子进程先结束
父进程如果没有及时回收,子进程变成僵尸进程
方法:1
*/
struct sigaction act;
act.sa_handler = SigHandle;
act.sa_flags = SA_RESTART;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
#else
/*方法:2*/
signal(SIGCHLD, SigHandle);
#endif
pid_t pid;
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
exit(0);
}
/*1. 创建套接字*/
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0){
perror("socket");
exit(0);
}
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
fprintf(stderr, "Invalid address\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
int flag=1,len= sizeof (int);
if ( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1)
{
perror("setsockopt");
exit(1);
}
/*2. 绑定通信结构体*/
if(bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
perror("bind");
exit(0);
}
/*3. 设置套接字为监听模式*/
if(listen(fd, BACKLOG) == -1){
perror("listen");
exit(0);
}
/*4. 接受客户端的连接请求,生成新的用于和客户端通信的套接字*/
newfd = accept(fd, NULL, NULL);
if(newfd < 0){
perror("accept");
exit(0);
}
/*可以循环读入信息*/
while(1){
/*
接受客户端的连接请求,生成新的用于和客户端通信的套接字
*/
newfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&clint_addr, &addrlen);
if(newfd < 0){
perror("accept");
exit(0);
}
/*
inet_ntoa() 函数用于将 client_addr.sin_addr 转换为字符串形式的 IP 地址。
ntohs() 函数用于将网络字节序(大端序)的端口号转换为主机字节序(主机的字节序,通常是小端序)。
*/
printf("addr:%s port:%d\n", inet_ntoa(clint_addr.sin_addr), ntohs(clint_addr.sin_port) );
if( (pid = fork() ) < 0){
perror("fork");
exit(0);
}else if(pid == 0){ //子进程
close(fd);
ClinetHandle(newfd);
exit(0);
}
else//父进程
close(newfd);
}
close(fd);
return 0;
}
void ClinetHandle(int newfd){
int ret;
char buf[BUFSIZ] = {};
while(1){
//memset(buf, 0, BUFSIZ);
bzero(buf, BUFSIZ);
ret = read(newfd, buf, BUFSIZ);
if(ret < 0)
{
perror("read");
exit(0);
}
else if(ret == 0)
break;
else
printf("buf = %s\n", buf);
}
close(newfd);
}
客户端
client.c
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BACKLOG 5
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
struct sockaddr_in addr;
char buf[BUFSIZ] = {};
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
exit(0);
}
/*创建套接字*/
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0){
perror("socket");
exit(0);
}
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
fprintf(stderr, "Invalid address\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*向服务端发起连接请求*/
if(connect(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
perror("connect");
exit(0);
}
/*循环输入信息*/
while(1){
printf("Input->");
fgets(buf, BUFSIZ, stdin);
write(fd, buf, strlen(buf) );
}
close(fd);
return 0;
}
二、TCP并发多线程
服务器端
server.c
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <pthread.h>
#define BACKLOG 5
void *ClinetHandle(void *arg);
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, newfd;
struct sockaddr_in addr, clint_addr;
pthread_t tid;
socklen_t addrlen = sizeof(clint_addr);
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
exit(0);
}
/*创建套接字*/
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0){
perror("socket");
exit(0);
}
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
fprintf(stderr, "Invalid address\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*地址快速重用*/
int flag=1,len= sizeof (int);
if ( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1) {
perror("setsockopt");
exit(1);
}
/*绑定通信结构体*/
if(bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
perror("bind");
exit(0);
}
/*设置套接字为监听模式*/
if(listen(fd, BACKLOG) == -1){
perror("listen");
exit(0);
}
while(1){
/*接受客户端的连接请求,生成新的用于和客户端通信的套接字*/
newfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&clint_addr, &addrlen);
if(newfd < 0){
perror("accept");
exit(0);
}
printf("addr:%s port:%d\n", inet_ntoa(clint_addr.sin_addr), ntohs(clint_addr.sin_port) );
pthread_create(&tid, NULL, ClinetHandle, &newfd);
pthread_detach(tid);
}
close(fd);
return 0;
}
void *ClinetHandle(void *arg){
int ret;
char buf[BUFSIZ] = {};
int newfd = *(int *)arg;
while(1){
//memset(buf, 0, BUFSIZ);
bzero(buf, BUFSIZ);
ret = read(newfd, buf, BUFSIZ);
if(ret < 0)
{
perror("read");
exit(0);
}
else if(ret == 0)
break;
else
printf("buf = %s\n", buf);
}
printf("client exited\n");
close(newfd);
return NULL;
}
客户端
client.c
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BACKLOG 5
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
struct sockaddr_in addr;
char buf[BUFSIZ] = {};
if(argc < 3){
fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
exit(0);
}
/*创建套接字*/
fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(fd < 0){
perror("socket");
exit(0);
}
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
if ( inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
fprintf(stderr, "Invalid address\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/*向服务端发起连接请求*/
if(connect(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) ) == -1){
perror("connect");
exit(0);
}
while(1){
printf("Input->");
fgets(buf, BUFSIZ, stdin);
write(fd, buf, strlen(buf) );
}
close(fd);
return 0;
}