Linux系统下建立Socket聊天服务器

news2024/12/29 19:49:49

目录

1.服务器结构

2.各模块函数

2.1 socket函数 

2.2 bind函数

2.3 Listen函数

2.4 accept函数

2.5 接收发送函数

2.6 close函数

2.7 connect函数

3 代码段

3.1 服务器代码

1.服务器结构

使用socket的API函数编写服务端和客户端程序的步骤图示:

2.各模块函数

服务器：

2.1 socket函数 

使用socket会建立一个服务器文件描述符

  • 成功: 返回一个大于0的文件描述符
  • 失败: 返回-1, 并设置errno
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain: 协议版本

AF_INET IPV4
AF_INET6 IPV6
AF_UNIX AF_LOCAL本地套接字使用

type:协议类型

SOCK_STREAM 流式, 默认使用的协议是TCP协议
SOCK_DGRAM  报式, 默认使用的是UDP协议

protocal:

一般填0, 表示使用对应类型的默认协议.

2.2 bind函数

成功: 返回0
失败: 返回-1, 并设置errno

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

函数描述: 将socket文件描述符和IP,PORT绑定。

sockfd为socket的返回值，文件描述符

struct sockaddr* addr结构体可以用下面的

struct sockaddr_in serv;
serv.sin_family = AF_INET;//选择使用的网络协议
serv.sin_port = htons(8888);//绑定本机端口，通常占2字节。注意：端口号尽量不要填1024以前的数字，因为可以被系统预留了。
serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY: 表示使用本机任意有效的可用IP
如果想自己指定ip地址作为服务器连接就需要这个：
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv.sin_addr.s_addr);
或者inet_aton("127.0.0.1", &serv.sin_addr);
或者这个：addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.239.1");

 同时在使用addr时，先对其进行清空memset。

“端口号所谓的端口，就好像是门牌号一样，客户端可以通过ip地址找到对应的服务器端，但是服务器端是有很多端口的，每个应用程序对应一个端口号，通过类似门牌号的端口号，客户端才能真正的访问到该服务器。为了对端口进行区分，将每个端口进行了编号，这就是端口号。”
  你可能对出现的htons()、htonl和inet_pton()不知道是何意，在网络传输中，不同的机器端不一样，有的机器是大端有的机器是小端。这些函数是为了帮助你在传输网络数据的时候统一格式。(没有超过一个字节不需要转)

大端: 低位地址存放高位数据, 高位地址存放低位数据（也叫网络字节序）
小端: 低位地址存放低位数据, 高位地址存放高位数据（也叫小端字节序）

网络中传输使用的是大端法，如果机器使用的是小端，则需要进行大小端的转换。
  下面4个函数就是进行大小端转换的函数:

  #include <arpa/inet.h>
       uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
       uint16_t htons(uint16_t hostshort);
       uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
       uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

函数名的h表示主机host, n表示网络network, s表示short, l表示long
上述的几个函数, 如果本来不需要转换函数内部就不会做转换.

IP地址转换函数:

p->表示点分十进制的字符串形式
to->到
n->表示network网络

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

函数说明: 将字符串形式的点分十进制IP转换为大端模式的网络IP(整形4字节数)
参数说明:

af: AF_INET
src: 字符串形式的点分十进制的IP地址
dst: 存放转换后的变量的地址

如192.168.232.145, 先将4个正数分别转换为16进制数,
  192—>0xC0 168—>0xA8 232—>0xE8 145—>0x91
  最后按照大端字节序存放: 0x91E8A8C0, 这个就是4字节的整形值.

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);


函数说明: 网络IP转换为字符串形式的点分十进制的IP
参数说明:

af: AF_INET
src: 网络的十六进制的IP地址
dst: 转换后的IP地址,一般为字符串数组
size: dst的长度

成功--返回执行dst的指针
失败--返回NULL, 并设置errno

如 IP地址为010aa8c0, 转换为点分十进制的格式:
  01---->1 0a---->10 a8---->168 c0---->192
  由于从网络中的IP地址是高端模式, 所以转换为点分十进制后应该为: 192.168.10.1

2.3 Listen函数

int listen(int sockfd, int backlog);

成功: 返回0 失败: 返回-1, 并设置errno 

函数描述: 将套接字由主动态变为被动态，也就是设置为监听文件描述符。

参数说明:

sockfd: 调用socket函数返回的文件描述符
backlog: 同时请求连接的最大个数(还未建立连接)  设置为6/7
 注意：在linux系统中，这里代表全连接队列（已连接队列）的数量。在unix系统种，这里代表全连接队列（已连接队列）+ 半连

2.4 accept函数

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

函数说明:获得一个连接, 若当前没有连接则会阻塞等待.

sockfd: 调用socket函数返回的文件描述符
addr: 传出参数, 保存客户端的地址信息。如果不关心可以传NULL。
addrlen: 传入传出参数,  addr变量所占内存空间大小，这个传出的时候会告诉我们填充的多少的内容。如果不关心可以传NULL。

成功: 返回一个新的文件描述符,用于和客户端通信             失败: 返回-1, 并设置errno值.

accept函数是一个阻塞函数, 若没有新的连接请求, 则一直阻塞。从已连接队列中获取一个新的连接, 并获得一个新的文件描述符, 该文件描述符用于和客户端通信. (内核会负责将请求队列中的连接拿到已连接队列中)。

2.5 接收发送函数

接下来就可以使用write和read函数进行读写操作了。除了使用read/write函数以外, 还可以使用recv和send函数。

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);    
//对应recv和send这两个函数flags直接填0就可以了.

fd为accept返回的fd，count为字节，flag写0

注意: 如果写缓冲区已满, write也会阻塞, read读操作的时候, 若读缓冲区没有数据会引起阻塞.
 

2.6 close函数

  最后通讯完之后记得close()文件描述符,关闭文件描述符后就断开了连接，就从已连接队列里面去掉了.。

2.7 connect函数

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

函数说明: 连接服务器，client.c使用connect函数前应该先使用socket函数得到文件描述符fd。
函数参数:

addr设置为服务端一样的就行，进行传入

sockfd: 调用socket函数返回的文件描述符
addr: 服务端的地址信息
addrlen: addr变量的内存大小   用sizeof

返回值:

成功: 返回0
失败: 返回-1, 并设置errno值

主要用于客户端连接，客户端不需要绑定端口、ip什么的，因为只要能连上然后传输接收数据就行。
然后直接用sockfd进行读写就行。

3 代码段

3.1 服务器代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(void)
{
	int s_fd,ss_fd,nread,len;
	char buf[32];
	char msg[32];
	struct sockaddr_in s_ddr;  //build server msg
	struct sockaddr_in c_ddr;  //save clinet msg
	s_fd= socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//1.build a soket specified
	if(s_fd==-1){
		perror("error is");
	}
	//2.build all bind
	s_ddr.sin_family=AF_INET;
	s_ddr.sin_port=htons(8880);
	s_ddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
	//give the bind
	bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_ddr,sizeof(s_ddr));
	//3.waite for client
	listen(s_fd,8);
	//4.accept come and connect for once
	len=sizeof(c_ddr);
	while(1){                        //这里用while1是为了一直可以被连接
		ss_fd=accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_ddr,&len);  
		printf("conect succese!==========\r\n");
		//5.read from connect ss_fd
		if(fork()==0){               //创建一个子进程（服务员）去接待client
			if(fork()==0){  //fork is zero is child pid   //创建一个子进程去等待发送
				//5.1  send
				while(1){
					memset(msg,0,32);	
					printf("input:");
					gets(msg);
					send(ss_fd,msg,32,0);
				}

			}
			//5.2 read	                                    //在父进程中等待接收数据
			while(1){
				memset(buf,'\0',32);
				nread=read(ss_fd,&buf,32);
				printf("server  receved :%s \r\n",buf); 
			}
		}

	}
	close(ss_fd);
	close(s_fd);
	return 0;
}

3.2 客户端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>


int main(int argc,char *argv[])
{
	int flag,s_fd,n_read;
	struct sockaddr_in c_ddr;
	char readbuf[32];
	char msg[32];
	//1.build socket
	s_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	
	//2.0 prepare server addr
	memset(&c_ddr,0,sizeof(c_ddr)); //clear c_ddr
	c_ddr.sin_family=AF_INET;
	c_ddr.sin_port=htons(8880);
	inet_aton("192.168.102.141",&c_ddr.sin_addr);
	
	//2.connect server get s_fd
			
	if(connect(s_fd,(struct sockaddr *)&c_ddr,sizeof(c_ddr))==-1){
		perror("error");
	}
	printf("connect success==============\r\n");
	while(1){                                      //while1父进程一直等待读数据        
		//recv  will block  
		memset(readbuf,0,32);
		read(s_fd,readbuf,32);
		printf("form server:%s\r\n",readbuf);
		
		//send
		if(fork()==0){  //fork is zero is child pid   //子进程一直（while1）等待发数据
			while(1){
				memset(msg,0,32);
				printf("input :::::");
				gets(msg);
				send(s_fd,msg,32,0);
			}
		}
	}
	close(s_fd);

	return 0;
}

参考博文：

Linux环境下socket服务器搭建_socket搭建linux_master cat的博客-CSDN博客

socket编程 服务器_socket 服务器_不爱学习的王小二的博客-CSDN博客

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