C Socket通信编程

目录

1、socket概述

2、地址及顺序处理

3、函数介绍

4、使用实例

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1、socket概述

　　1、TCP协议通过三次握手协议建立连接

TCP协议通过三个报文段完成连接的建立，这个过程称为三次握手(three-way handshake)，过程如下图所示。

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
一个完整的三次握手也就是： 请求---应答---再次确认。

对应的函数接口：
       

从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。

　　2、编程流程

2、地址及顺序处理

　　1、地址结构相关处理

　　　　struct socketaddr{

　　　　　　unsigned short sa_family;

　　　　　　char sa_data[14]

　　　　}

　　　　struct socketaddr_in{

　　　　　　short int sa_family;//地址族，即使用什么样的地址，IPV4或者是IPV6

　　　　　　unsigned short int sin_port;

　　　　　　struct in_addr sin_addr;//存放IP地址

　　　　　　unsigned char sin_zero[8]//填充0以保持也struct socketaddr 同样大小

　　　　}

　　2、数据存储优先顺序

　　　　网络地址和主机地址转换

　　　　#include <netinet/in.h>

　　　　uint16_t htons(uint16_t host16bit)//主机地址向网络地址转换

　　　　uint32_t htols(uint32_t host32bit)

　　　　uint16_t ntohs(uint16_t net16bit)//网络地址向主机地址转换

　　　　uint32_t ntohl(uint32_t net32bit)

　　　　成功：返回要转换的字节序

　　　　出错：-1

　　3、地址格式转换

　　　　将十进制表示的地址转换成二进制

　　　　#include <arpa/inet.h>

　　　　int inet_pton(int family,//协议类型

　　　　　　　　　　const char *strptr,//要转化的值

　　　　　　　　　　void *addrptr)//转化后的地址

　　　　int inet_ntop(int family

　　　　　　　　　　　void *addrptr

　　　　　　　　　　　char *strptr

　　　　　　　　　　　size_t len)//转化后值的大小

　　　　成功：0

　　　　出错：-1

　　4、名字地址转换

　　　　gethostbyname()将主机名转换为IP地址

　　　　gethostbyaddr()将IP地址转换为主机名

　　　　#include <netbd.h>

　　　　struct hostnet *gethostbyname(const char *honstname)

　　　　成功：hostnet类型指针

　　　　出错：-1

　　　　int getaddrinfo（const char *hostname

　　　　　　　　　　　　const char *service　

　　　　　　　　　　　　const struct addrinfo *hints

　　　　　　　　　　　　struct addrinfo **result）//返回的结果

　　　　成功：0

　　　　出错：-1

　　　　struct hostnet {

　　　　　　char *h_name；//主机名

　　　　　　char **h_aliases；

　　　　　　int h_addrtype；

　　　　　　int h_length;

　　　　　　char **h_addr_list;//指向IPV4的地址指针数组

　　　　}

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3、函数介绍　　

　　　　1、socket（）　　

　　　　　　#include<sys/socket.h>

　　　　　　int socket(int family,int type,int protocal)

　　　　　　成功：非法套接字描述符

　　　　　　出错：-1；

　　　　2、bind（）

　　　　　　#include<sys/socket.h>

　　　　　　int bind(int sockefd,struct sockaddr *my_addr,int addrlen);

　　　　　　成功：0；

　　　　　　出错：-1

　　　　3、listen（）

　　　　　　#include<sys/socket.h>

　　　　　　int listen(int sockfd,int backlog)

　　　　4、accept（）

　　　　　　#include<sys/socket.h>

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

　　　　5、connect（）

　　　　　　#include<sys/socket.h>

　　　　　　int connect(int sockfd,struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);

　　　　　　成功：0

　　　　　　出错：-1

　　　　6、send（）

　　　　　　int send（int sockfd，const void *msg，int len，int flags）

　　　　　 成功：发送的字节数

　　　　　出错：-1

　　　　7、recv（）

　　　　　　int recv（int sockfd，void *buff，int len，unsigned int flags）

　　　　　　成功：接受的字节数

　　　　　　出错：-1

　　　　8、sendto（）

　　　　　　int sendto（int sockfd ，const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *to ,int * tolen）　　　

　　　　　　成功：发送的字节数

　　　　　　出错：-1

　　　　9、recvfrom（）

　　　　　　int recvfrom（int sockfd ，const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from ,int * tolen）　　　

　　　　　　成功：接受的字节数

　　　　　　出错：-1

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4、简单实例

/* File Name: server.c */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#define DEFAULT_PORT 8000
#define MAXLINE 4096
int main(int argc, char** argv)
{
    int    socket_fd, connect_fd;
    struct sockaddr_in     servaddr;
    char    buff[4096];
    int     n;
    //初始化Socket
    if( (socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){
    printf("create socket error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);
    exit(0);
    }
    //初始化
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//IP地址设置成INADDR_ANY,让系统自动获取本机的IP地址。
    servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);//设置的端口为DEFAULT_PORT

    //将本地地址绑定到所创建的套接字上
    if( bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1){
    printf("bind socket error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);
    exit(0);
    }
    //开始监听是否有客户端连接
    if( listen(socket_fd, 10) == -1){
    printf("listen socket error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);
    exit(0);
    }
    printf("======waiting for client's request======
");
    while(1){
//阻塞直到有客户端连接，不然多浪费CPU资源。
        if( (connect_fd = accept(socket_fd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1){
        printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);
        continue;
    }
//接受客户端传过来的数据
    n = recv(connect_fd, buff, MAXLINE, 0);
//向客户端发送回应数据
    if(!fork()){ /*紫禁城*/
        if(send(connect_fd, "Hello,you are connected!
", 26,0) == -1)
        perror("send error");
        close(connect_fd);
        exit(0);
    }
    buff[n] = '';
    printf("recv msg from client: %s
", buff);
    close(connect_fd);
    }
    close(socket_fd);
}

客户端：

 

/* File Name: client.c */

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

#define MAXLINE 4096


int main(int argc, char** argv)
{
    int    sockfd, n,rec_len;
    char    recvline[4096], sendline[4096];
    char    buf[MAXLINE];
    struct sockaddr_in    servaddr;


    if( argc != 2){
    printf("usage: ./client <ipaddress>
");
    exit(0);
    }


    if( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){
    printf("create socket error: %s(errno: %d)
", strerror(errno),errno);
    exit(0);
    }


    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8000);
    if( inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0){
    printf("inet_pton error for %s
",argv[1]);
    exit(0);
    }


    if( connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){
    printf("connect error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);
    exit(0);
    }


    printf("send msg to server: 
");
    fgets(sendline, 4096, stdin);
    if( send(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0) < 0)
    {
    printf("send msg error: %s(errno: %d)
", strerror(errno), errno);
    exit(0);
    }
    if((rec_len = recv(sockfd, buf, MAXLINE,0)) == -1) {
       perror("recv error");
       exit(1);
    }
    buf[rec_len]  = '';
    printf("Received : %s ",buf);
    close(sockfd);
    exit(0);
}