TCP 套接字函数和入门级TCP编程

TCP 套接字函数，系统调用时序图

connect函数

头文件：#include <sys/socket.h>

原型：int connect(int sockfd, const struct sockaddr* servaddr, socklen_t addrlen);

参数：sockfd是socket函数返回的套接字描述符，servaddr指向套接字地址结构的指针（理解为对端的地址），

         addrlen该结构的大小，可通过sizeof(struct sockaddr)获得。

返回值：成功返回0，出错返回-1.

功能：建立socket连接。
备注：

（1）client在调用connect前不必非得调用bind函数，因为如果需要的话，

内核会确定源IP地址并分配一个临时端口作为源端口。

bind函数

头文件：#include <sys/socket.h>

原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen);

参数：sockfd是socket函数返回的套接字描述符,myaddr指向特定协议的地址结构的指针，addrlen该地址结构的长度。

返回值：成功返回0，否则SOCKET_ERROR.

功能：将套接字描述符和本地地址（也可包括端口）联系起来。

备注： 

（1）bind把本地协议地址赋予一个套接字，可以指定一个端口号，或者一个IP地址，也可以两者都指定，也可都不指定。

（2）如果server没bind端口，内核会分配一个临时端口，但server不bind端口很少见。 

（3）可把一个特定的IP地址bind到它的套接字上，这个IP地址必须是其所在主机的网络接口之一。

     对client，这就为该套接字发送IP数据包指定了源IP地址；对server，

     这就限定了该套接字只接收那些目的地址为这个IP地址的客户连接。 

（4）如bind端口8888， 

int port = 8888; 　　

SOCKET s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP); 　

sockaddr_in addr;

addr.sin_family = AF_INET;　

addr.sin_port = htons(port);　

addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 　

bind(s,(struct sockaddr)&addr,sizeof(addr));

(5)INADDR_ANY通配地址，bind通配地址后内核指定IP地址；可以自己指定为所在主机的接口地址。

 当指定的端口号为0时，内核分配端口。  

listen函数

头文件：#include <sys/socket.h>

原型：int listen(int sockfd, int backlog); 

参数：backlog内核应该为相应套接字排队的最大连接个数。

返回值：成功返回0，出错返回-1. 

功能：仅有server使用，被动套接字，套接字排队最大连接个数。 

accept函数

头文件：#include <socket.h>

原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

参数：cliaddr是已连接的client端的协议地址，addrlen是该协议长度，addrlen是值——结果参数。

返回值：成功返回新的套接字描述符，以后与客户端交换数据是该新套接字描述符，失败返回INVALID_SOCKET.

功能：接收来自client的套接字请求。
备注：

（1）cliaddr是已连接的client端的协议地址，addrlen是该协议长度，这两个参数都是accept返回的，

不是输入参数。如果对client不感兴趣，可置为空指针。

（2）值——结果参数，调用时，进程将结构体长度传递给内核，使内核写结构时不至于越界；

返回时，内核告诉进程究竟在该结构中存了多少信息。

简单的TCP client

/*
 ============================================================================
 Name        : TCPclient.c
 Author      : vestinfo
 Version     : 1.1
 Copyright   : www.cnblogs.com/vestinfo
 Description : TCP client
 ============================================================================
 */

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

#define PORT 8888
#define REMOTE_IP "127.0.0.1"

#define CLIENT_PORT 9999
#define CLIENT_IP "192.168.77.172"

#define MAXLENGTH 256

int main()
{
	int sockfd;
	struct sockaddr_in servaddr;
	struct sockaddr_in clientaddr;
	char mybuffer[MAXLENGTH];

	/* 创建套接字。 */
	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))<0)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	/* 绑定client的地址和端口；当然client端可不绑定，由内核分配。 */
	bzero(&clientaddr, sizeof(clientaddr));
	clientaddr.sin_family = AF_INET;
	clientaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);
	clientaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(CLIENT_IP);
	if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr)) < 0)
	{
		perror("bind");
		exit(1);
	}

	/* 向server发起连接请求 */
	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(PORT);
	servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(REMOTE_IP);
	if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr))<0)
	{
		perror("connect");
		exit(1);
	}
	else
	{
		printf("connected successfully!\n");
		printf("remote ip:%s\n",REMOTE_IP);
		printf("remote port:%d\n",PORT);
	}

	for( ; ; )
	{
		bzero(mybuffer, MAXLENGTH);
		read(STDIN_FILENO, mybuffer, MAXLENGTH);		//从键盘读信息,STDIN_FILENO=0.

		if(write(sockfd, mybuffer, strlen(mybuffer)) < 0)	//发送从键盘读到的信息
		{
			perror("write");
			exit(1);
		}

		if(read(sockfd, mybuffer, MAXLENGTH) <= 0)
		{
			perror("read");
			close(sockfd);
			exit(1);
		}
		else
		{
			printf("received from server:%s\n", mybuffer);
		}
	}
	return 0;
}

简单的TCP server

/*
 ============================================================================
 Name        : TCPserver.c
 Author      : vestinfo
 Version     : 1.1
 Copyright   : www.cnblogs.com/vestinfo
 Description : TCP server
 ============================================================================
 */

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

#define PORT 8888
#define MAXLENGTH 256

int main()
{
	int listenfd,connfd;
	struct sockaddr_in servaddr;
	struct sockaddr_in clientaddr;
	char msgbuffer[MAXLENGTH];
	socklen_t len;

	/* 创建监听套接字 */
	if((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0)) < 0)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}

	/* 绑定server的端口 */
	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(PORT);
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
	{
		perror("bind");
	}

	/* 开始监听 */
	if(listen(listenfd, 5) < 0)
	{
		perror("listen");
		exit(1);
	}
	else
	{
		printf("socket create、bind successfully!\nlistening......\n");
	}

	for( ; ; )
	{
		/* 接收来自client的连接请求 */
		len = sizeof(clientaddr);
		if((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &len)) < 0)
		{
			perror("accept");
			continue;
		}

		if( fork() == 0 )					//子进程
		{
			printf("the connect is from:%s\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));

			close(listenfd);				//子进程关闭监听套接字。

			for( ; ; )
			{
				bzero(msgbuffer, MAXLENGTH);
				if(read(connfd, msgbuffer, MAXLENGTH) <= 0)
				{
					perror("read from client");
					break;
				} else {
					printf("read from client:%s", msgbuffer);
				}

				if(	write(connfd, msgbuffer, strlen(msgbuffer)) < 0)
				{
					perror("write to client");
					break;
				}
			}
			close(connfd);		//该句可省略，这里为了强调关闭描述符这个操作。
			exit(0);
		} else {			//可以去掉else，直接写close(connfd);此处else为了区分父子进程的执行内容。
			close(connfd);		//父进程关闭accept返回的新的连接描述符。
		}
	}
	return 0;
}