學習Linux網絡編程基本函數

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1，創建套接字socket

函數原型：

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

參數列表：

domain參數有以下這些值

AF_INET：IPv4協議
AF_INET6：IPv6協議
AF_LOCAL：Unix域協議
AF_ROUTE：路由套接口
AF_KEY：密鑰套接口

type的值：

SOCKET_STREAM：雙向可靠數據流，對應TCPSOCKET_DGRAM：雙向不可靠數據報，對應UDPSOCKET_RAW：提供傳輸層以下的協議，可以訪問內部網絡接口，例如接收和發送ICMP報文

protocol得值：

type為SOCKET_RAW時需要設置此值說明協議類型，其他類型設置為0即可

函數的作用是創建一個指定格式的套接字並返回其描述符，成功返回描述符，失敗返回-1；

2，綁定套接字bind

函數原型：

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

參數列表：

sockfd為之前創建的套接字描述符

my_addr是一個通用套接字結構體指針，在做tcp協議編程時通常使用sockaddr_in結構體

該結構體內容如下;

struct socketaddr_in
{
   unsigned short int sin_family;//對應地址族IP v4填AF_INTE
   uint16_t sin_port;//對應端口號
   struct in_addr sin_addr;//對應ip地址
   unsigned char sin_zero[8];
};
struct in_addr
{
   uint32_t s_addr;
};

addrlen為該上述結構體的大小，可以用sizeof求得；

在使用bind函數前需要先創建一個sockaddr_in類型的結構體，將服務器的信息保存到結構體中，

然後將創建的套接字與之綁定；成功返回0，失敗返回-1；

在設置端口號和IP時先將結構體清空，如果是主函數傳參，那麼對應的端口號和ip都是字符串格式，

需要用函數轉換，轉換格式如下：

char port[]="8888"
char ip[]="192.168.1.1"
struct sockaddr_in seraddr'
seraddr.sin_port=htos(atoi(port))
seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);

3，創建監聽；listen

函數原型：

int listen(int fd, int backlog);

參數列表：

fd為要監聽的套接字描述符；backlog為監聽隊列的大小；

(1) 執行listen 之後套接字進入被動模式。

(2) 隊列滿瞭以後，將拒絕新的連接請求。客戶端將出現連接D 錯誤WSAECONNREFUSED。

(3) 在正在listen的套接字上執行listen不起作用。

4，等待連接accept

函數原型：

#include <sys/socket.h>
 int accept(int s, struct sockaddr * addr, int * addrlen);

對比bind函數可以發現兩者的參數幾乎一樣，但是accept中的addr不被const修飾，

也就是說addr是用來保存連接的客戶端的地址信息的，同楊addlen時返回的addr的大小；

所以accept函數的作用就是返回已連接的客戶端的文件描述符，

並將客戶端的地址信息保存在一個新的sockaddr_in結構體中;鏈接失敗返回-1；

5， 收發消息send和recv

函數原型：

  int send( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags );
  int recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags);

該函數的參數：

  • 第一個參數指定發送/接受端套接字描述符；
  • 第二個參數指明一個存放應用程序要發送數據的緩沖區；
  • 第三個參數指明實際要發送/接收的數據的字節數；
  • 第四個參數一般置0。

send的流程：

這裡隻描述同步Socket的send函數的執行流程。

當調用該函數時，send先比較待發送數據的長度len和套接字s的發送緩沖的長度，

  •  如果len大於s的發送緩沖區的長度，該函數返回SOCKET_ERROR；
  • 如果len小於或者等於s的發送緩沖區的長度，那麼send先檢查協議是否正在發送s的發送緩沖中的數據，
  • 如果是就等待協議把數據發送完，
  • 如果協議還沒有開始發送s的發送緩沖中的數據或者s的發送緩沖中沒有數據，那麼send就比較s的發送緩沖區的剩餘空間和len，
  • 如果len大於剩餘空間大小send就一直等待協議把s的發送緩沖中的數據發送完，
  • 如果len小於剩餘空間大小send就僅僅把buf中的數據copy到剩餘空間裡（註意並不是send把s的發送緩沖中的數據傳到連接的另一端的，而是協議的，send僅僅是把buf中的數據copy到s的發送緩沖區的剩餘空間裡）；
  • 如果send函數copy數據成功，就返回實際copy的字節數，
  • 如果send在copy數據時出現錯誤，那麼send就返回SOCKET_ERROR；
  • 如果send在等待協議傳送數據時網絡斷開的話，那麼send函數也返回SOCKET_ERROR。

要註意send函數把buf中的數據成功copy到s的發送緩沖的剩餘空間裡後它就返回瞭，但是此時這些數據並不一定馬上被傳到連接的另一端。

  • 如果協議在後續的傳送過程中出現網絡錯誤的話，那麼下一個Socket函數就會返回SOCKET_ERROR。
  • （每一個除send外的Socket函數在執行的最開始總要先等待套接字的發送緩沖中的數據被協議傳送完畢才能繼續，
  • 如果在等待時出現網絡錯誤，那麼該Socket函數就返回SOCKET_ERROR）。

recv的流程：

這裡隻描述同步Socket的recv函數的執行流程。

當應用程序調用recv函數時，recv先等待s的發送緩沖中的數據被協議傳送完畢，

  • 如果協議在傳送s的發送緩沖中的數據時出現網絡錯誤，那麼recv函數返回SOCKET_ERROR，
  • 如果s的發送緩沖中沒有數據或者數據被協議成功發送完畢後，recv先檢查套接字s的接收緩沖區，
  • 如果s接收緩沖區中沒有數據或者協議正在接收數據，那麼recv就一直等待，隻到協議把數據接收完畢。
  • 當協議把數據接收完畢，recv函數就把s的接收緩沖中的數據copy到buf中

（註意協議接收到的數據可能大於buf的長度，所以在這種情況下要調用幾次recv函數才能把s的接收緩沖中的數據copy完。

recv函數僅僅是copy數據，真正的接收數據是協議來完成的），recv函數返回其實際copy的字節數。

  • 如果recv在copy時出錯，那麼它返回SOCKET_ERROR；
  • 如果recv函數在等待協議接收數據時網絡中斷瞭，那麼它返回0。
  • tcp協議本身是可靠的,並不等於應用程序用tcp發送數據就一定是可靠的.
  • 不管是否阻塞,send發送的大小,並不代表對端recv到多少的數據.
  • 在阻塞模式下, send函數的過程是將應用程序請求發送的數據拷貝到發送緩存中發送並得到確認後再返回.

但由於發送緩存的存在,表現為:如果發送緩存大小比請求發送的大小要大,那麼send函數立即返回,同時向網絡中發送數據;

否則,send向網絡發送緩存中不能容納的那部分數據,並等待對端確認後再返回(接收端隻要將數據收到接收緩存中,

就會確認,並不一定要等待應用程序調用recv);

  • 在非阻塞模式下,send函數的過程僅僅是將數據拷貝到協議棧的緩存區而已,
  • 如果緩存區可用空間不夠,則盡能力的拷貝,
  • 返回成功拷貝的大小;如緩存區可用空間為0,則返回-1,同時設置errno為EAGAIN.

5，關閉套接字描述符close

函數：

close(sockfd);

和文件操作一樣，套接字也是一個文件，使用完之後要關閉；

6，基於tcp協議的C/S服務器模型

Linux學習筆記-網絡編程（二）

圖解tcp模型

7，實現代碼

服務端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
 
typedef struct sockaddr_in SIN;
typedef struct sockaddr SA;
 
int main(int argc,char *argv[])
{
    SIN seraddr;
    SIN cliaddr;
    int len=sizeof(SIN);
    //創建監聽套接字
    int lisfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(lisfd<0)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }
    printf("創建套接字%d成功\n",lisfd);
    bzero(&seraddr,sizeof(seraddr));
    seraddr.sin_family=AF_INET;
    seraddr.sin_port=htons(8888);
    seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.6");
    //綁定套接子
    int ret=bind(lisfd,(SA*)(&seraddr),len);
    if(ret<0)
    {
        perror("bind");
        exit(0);
    }
    printf("綁定成功\n");
    //開始監聽
    ret=listen(lisfd,1024);
    if(ret<0)
    {
        perror("listen");
        exit(0);
    }
    printf("監聽成功\n");
    //等待連接，將連接的套接字信息保存
    int clifd=accept(lisfd,(SA*)(&cliaddr),(socklen_t *)(&len));
    if(clifd<0)
    {
        perror("accept");
        exit(0);
    }
    printf("客戶端%d連接成功\n",clifd);
    //讀寫
    char readbuf[1024]={0};
    char sendbuf[1024]={0};
    while(1)
    {
        recv(clifd,readbuf,sizeof(readbuf),0);
        printf("recv:%s\n",readbuf);
        fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin);
        send(clifd,sendbuf,sizeof(sendbuf),0);
    }
    //關閉套接字
    close(clifd);
    close(lisfd);
    return 0;
}

客戶端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
 
typedef struct sockaddr_in SIN;
typedef struct sockaddr SA;
 
int main(int argc,char *argv[])
{
    SIN seraddr;
    //創建監聽套接字
    int serfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(serfd<0)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }
    printf("創建套接字%d成功\n",serfd);
    bzero(&seraddr,sizeof(seraddr));
    seraddr.sin_family=AF_INET;
    seraddr.sin_port=htons(8888);
    seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.6");
    //請求連接
    int ret=connect(serfd,(SA*)(&seraddr),sizeof(SIN));
    if(ret==-1)
    {
        perror("connect");
        exit(0);
    }
    printf("連接成功\n");
    //讀寫
    char senbuf[1024]={0};
    char readbuf[1024]={0};
    while(1)
    {
        fgets(senbuf,sizeof(senbuf),stdin);
        send(serfd,senbuf,sizeof(senbuf),0);
        recv(serfd,readbuf,sizeof(readbuf),0);
        printf("recv:%s\n",readbuf);
    }
    //關閉套接字
    close(serfd);
    return 0;
}

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