socket网络编程--基础应用篇

首先我们先介绍一些socket编程的基本API，利用这个API实现一个简单的C-S模型，在这个模型中，服务器接收到客户端的消息后，会将接受到的字符串进行大小写转换，然后发送给客户端，并打印。

1、socket函数--创建一个套接字

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

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

　　参数分析：

　　　　domain：指定一个通信域，通常用Ipv4协议，使用 AF_INET

　　　　type：指定流的方式，tcp是基于流的传输，通常传入SOCK_STREAM，udp基于数据报的传输，传入SOCK_DGRM

　　　　protocol：这个参数是用于一个第二选择，我们传入0即可

　　return value：

　　　　成功的话，返回一个套接字的文件描述符，失败返回-1.

2、bind函数--将套接字绑定到地址（ip+port）上

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

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

　　参数分析：

　　　　sockfd：套接字文件描述符

　　　　addr：通过创建一个结构体struct sockaddr_in srvaddr，然后强转成定义的sockaddr类型即可

　　　　addrlen：前面创建套接字地址结构体的大小

　　返回值：

　　　　成功返回0，失败返回-1

3、listen函数--监听连接，定义最大连接数

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

　　参数分析：

　　　　sockfd：套接字文件描述符

　　　　backlog：最大连接数，SOMAXCONN，值为128

　　返回值：

　　　　成功返回0，失败返回-1

4、accept函数--接受一个连接

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

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

　　参数分析：

　　　　sockfd：套接字文件描述符

　　　　addr：通过创建一个结构体struct sockaddr_in srvaddr，然后强转成定义的sockaddr类型即可

　　　　addrlen：前面创建套接字地址结构体的大小

　　返回值：

　　　　成功返回一个用于通信的文件描述符，失败返回-1

5、accept函数--建立一个连接

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

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

　　参数分析：

　　　　sockfd：套接字文件描述符

　　　　addr：通过创建一个结构体struct sockaddr_in srvaddr，然后强转成定义的sockaddr类型即可

　　　　addrlen：前面创建套接字地址结构体的大小

　　返回值：

　　　　成功返回0，失败返回-1

SERVER.CPP

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;


#define ERR_EXIT(m)
    do
    {
        perror(m);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }while(0);

int main(int argc, char* argv[]){
    if(argc < 2){
        cout << "please add port;" <<endl;
        exit(-1);
    }
    int port = atoi(argv[1]);
    //创建一个套接字
    int srvfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(srvfd == -1){
        ERR_EXIT("socket");
    }
    //定义一个结构体并填充
    struct sockaddr_in srvaddr;
    srvaddr.sin_family = AF_INET;
    srvaddr.sin_port = htons(port);
    srvaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    //将套接字绑定到地址上
    int ret = bind(srvfd, (const struct sockaddr*)&srvaddr, sizeof(srvaddr));
    if(ret == -1){
        ERR_EXIT("bind");
    }
    //监听套接字
    ret = listen(srvfd, SOMAXCONN);
    if(ret == -1){
        ERR_EXIT("listen");
    }
    
    struct sockaddr_in sockaddr;
    socklen_t socklen = sizeof(sockaddr);
    //定义一个套接字，通常为已经连接的套接字
    int conn;
    conn = accept(srvfd, (struct sockaddr*)&sockaddr, &socklen);
    if(conn == -1){
        ERR_EXIT("conn");
    }
    else{
        cout << "peer ip addr = " << inet_ntoa(sockaddr.sin_addr) << ", port = " << htons(sockaddr.sin_port) << endl;
    }
    //循环获取数据，发送数据
    char recvbuf[1024] = {0};
    while(1){
        memset(recvbuf, 0, 1024);
        int ret = read(conn, recvbuf, 1024);
        fputs(recvbuf, stdout);
        for(int i = 0; i < strlen(recvbuf); i++){
            if(recvbuf[i] >= 'a' && recvbuf[i] <= 'z'){
                recvbuf[i] -= 32;
            }
            else if(recvbuf[i] >= 'A' && recvbuf[i] <= 'Z'){
                recvbuf[i] += 32;
            }
        }
        write(conn, recvbuf, strlen(recvbuf));
    }
    //关闭套接字
    close(srvfd);
    close(conn);
    return 0;
}

CLIENT.CPP

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
using namespace std;

#define ERR_EXIT(m)
    do
    {
        perror(m);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }while(0);

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc < 2){
        ERR_EXIT("need port");
    }
    int port = atoi(argv[1]);
    //创建一个套接字
    int cltfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(cltfd == -1){
        ERR_EXIT("socket");
    }
    //定义一个地址结构
    struct sockaddr_in cltaddr;
    cltaddr.sin_family = AF_INET;
    cltaddr.sin_port = htons(port);
    cltaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    //进行连接
    int ret = connect(cltfd, (const struct sockaddr*)&cltaddr, sizeof(cltaddr));
    if(ret == -1){
        ERR_EXIT("connect");
    }
    else{
        cout << "connect success" << endl;
    }
    char sendbuf[1024] = {0};
    char recvbuf[1024] = {0};
    //从标准输入中读入
    while(fgets(sendbuf, 1024, stdin) != NULL){
        write(cltfd, sendbuf, strlen(sendbuf));
        if(read(cltfd, recvbuf, 1024) > 0){
            cout << "get info from server" << endl;
            fputs(recvbuf, stdout);
        }
        memset(sendbuf, 0, 1024);
        memset(recvbuf, 0, 1024);
    }
    close(cltfd);
    return 0;
}

 补充：

当我们使用ctrl+c结束进程后，服务器是无法立即重启的，如果重启服务器会提示---bind: Address already in use

原因就在于服务器重新启动时需要绑定地址，而这个时候网络正处于TIME_WAIT状态，只有这个状态退出后，该地址才能被重新绑定。TIME_WAIT的时间是两个MSL，大约是1~4分钟。若每次服务器重启都需要等待TIME_WAIT结束那就太不合理了，好在选项SO_REUSEADDR能够解决这个问题。

服务器端尽可能使用REUSEADD，在bind()之前调用setsockopt来设置SO_REUSEADDR套接字选项，使用SO_REUSEADDR选项可以使不必等待TIME_WAIT状态消失就可以重启服务器。

/*设置地址重复使用*/
int on = 1; //on为1表示开启
if(setsockopt(listenfp ,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on，sieof(on))<0)
    ERR_EXIT("setsockopt error");