socket編程——一個簡單的例子

從一個簡單的使用TCP例子開始socket編程，其基本步驟如下：

server client

+++++++ ++++++++

創建socket 創建socket

+++++++ ++++++++

| |

+++++++ ++++++++

地址賦值（地址賦值（

自己的地址）服務器地址）

+++++++ ++++++++

| |

++++++++ |

用bind綁定 |

socket和地址 |

++++++++ |

| |

+++++++ |

listen |

+++++++ |

| ++++++++++

| <------------------------------ connect 服務器

| ++++++++++

+++++++ |

accept |

+++++++ |

| |

| +++++++++

| recv 和send

| 進行數據處理

| +++++++++

+++++++++ |

用accept得到 |

的socket進行 |

recv 和 send |

+++++++++ |

| |

+++++++++ +++++++++

close socket close socket

+++++++++ +++++++++

根據以上步驟，服務器端的代碼爲

[cpp]view
plaincopy

#include <stdio.h>  

#include <string.h>  

#include <sys/socket.h>  

#include <netinet/in.h>  

#include <stdlib.h>  

#include <syslog.h>  

#include <errno.h>  

#define MAX_LISTEN_NUM 5  

#define SEND_BUF_SIZE 100  

#define RECV_BUF_SIZE 100  

#define LISTEN_PORT 1010  

int main()  

{  

  int listen_sock = 0;  

  int app_sock = 0;  

  struct sockaddr_in hostaddr;  

  struct sockaddr_in clientaddr;  

  int socklen = sizeof(clientaddr);  

  char sendbuf[SEND_BUF_SIZE] = {0};  

  char recvbuf[RECV_BUF_SIZE] = {0};  

  int sendlen = 0;  

  int recvlen = 0;  

  int retlen = 0;  

  int leftlen = 0;  

  char *ptr = NULL;  

  memset((void *)&hostaddr, 0, sizeof(hostaddr));  

  memset((void *)&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));  

  hostaddr.sin_family = AF_INET;  

  hostaddr.sin_port = htons(LISTEN_PORT);  

  hostaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  

  listen_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  

  if(listen_sock < 0)  

  {  

      syslog(LOG_ERR, "%s:%d, create socket failed", __FILE__, __LINE__);  

      exit(1);  

  }  

  if(bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&hostaddr, sizeof(hostaddr)) < 0)  

  {  

      syslog(LOG_ERR, "%s:%d, bind socket failed", __FILE__, __LINE__);  

      exit(1);  

  }  

  if(listen(listen_sock, MAX_LISTEN_NUM) < 0)  

  {  

      syslog(LOG_ERR, "%s:%d, listen failed", __FILE__, __LINE__);  

      exit(1);  

  }  

  while(1)  

  {  

      app_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&clientaddr, &socklen);  

      if(app_sock < 0)  

     {  

        syslog(LOG_ERR, "%s:%d, accept failed", __FILE__, __LINE__);  

        exit(1);  

     }  

     sprintf(sendbuf, "welcome %s:%d here!/n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr.s_addr), clientaddr.sin_port);  

     //send data  

     sendlen = strlen(sendbuf) +1;  

     retlen = 0;  

     leftlen = sendlen;  

     ptr = sendbuf;  

     //while(leftlen)  

     {  

         retlen = send(app_sock, ptr, sendlen, 0);  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     //receive data  

     recvlen = 0;  

     retlen = 0;  

     ptr = recvbuf;  

     leftlen = RECV_BUF_SIZE -1;  

     //do  

     {  

         retlen = recv(app_sock, ptr, leftlen, 0) ;  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      recvlen += retlen;  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     //while(recvlen && leftlen);  

     printf("receive data is : %s", recvbuf);  

    close(app_sock);  

  }  

  close(listen_sock);  

  return 0;  

}

客戶端代碼爲：

[cpp]view
plaincopy

#include <stdio.h>  

#include <string.h>  

#include <sys/socket.h>  

#include <netinet/in.h>  

#include <syslog.h>  

#include <errno.h>  

#include <stdlib.h>  

#define MAX_LISTEN_NUM 5  

#define SEND_BUF_SIZE 100  

#define RECV_BUF_SIZE 100  

#define SERVER_PORT 1010  

int main()  

{  

    int sock_fd = 0;  

    char recvbuf[RECV_BUF_SIZE] = {0};  

    char sendbuf[SEND_BUF_SIZE] = {0};  

    int recvlen = 0;  

    int retlen = 0;  

    int sendlen = 0;  

    int leftlen = 0;  

    char *ptr = NULL;  

    struct sockaddr_in ser_addr;  

    memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));  

    ser_addr.sin_family = AF_INET;  

    inet_aton("127.0.0.1", (struct in_addr *)&ser_addr.sin_addr);  

    ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  

    sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  

    if(sock_fd < 0)  

    {  

        syslog(LOG_ERR, "%s:%d, create socket failed", __FILE__, __LINE__);  

        exit(1);  

    }  

    if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&ser_addr, sizeof(ser_addr)) < 0)  

    {  

        syslog(LOG_ERR, "%s:%d, connect socket failed", __FILE__, __LINE__);  

        exit(1);  

    }  

     //receive data  

     recvlen = 0;  

     retlen = 0;  

     ptr = recvbuf;  

     leftlen = RECV_BUF_SIZE -1;  

     //do  

     {  

         retlen = recv(sock_fd, ptr, leftlen, 0) ;  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      recvlen += retlen;  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     //while(recvlen && leftlen);  

     printf("receive data is : %s", recvbuf);  

     sprintf(sendbuf, "hello server/n");  

     //send data  

     sendlen = strlen(sendbuf) +1;  

     retlen = 0;  

     leftlen = sendlen;  

     ptr = sendbuf;  

    // while(leftlen)  

     {  

         retlen = send(sock_fd, ptr, sendlen, 0);  

      if(retlen < 0)  

      {  

          if(errno == EINTR)  

            retlen = 0;  

        else  

            exit(1);  

      }  

      leftlen -= retlen;  

      ptr += retlen;  

     }  

     close(sock_fd);  

}

現在一個簡單的使用tcp的socket通信的例子已經完成了，這裏有幾個需要說明的問題

1）頭文件：

sys/socket.h 包含了socket相關的函數，如socket，send 和recv，以及struct sockaddr等

netinet/in.h 包含了地址結構，如struct sockaddr_in

errno.h 包含了errno 和 EINTR

syslog.h 包含了syslog相關的信息，其打印結果在/var/log/messages裏面

2）socket地址

對於IPv4來說，其地址用的是struct sockaddr_in，具體結構如下

[cpp] view plaincopy
struct in_addr {  
  in_addr_t   s_addr;           /* 32-bit IPv4 address */  
                                /* network byte ordered */  
};  
  
struct sockaddr_in {  
  uint8_t         sin_len;      /* length of structure (16) */  
  sa_family_t     sin_family;   /* AF_INET */  
  in_port_t       sin_port;     /* 16-bit TCP or UDP port number */  
                                /* network byte ordered */  
  struct in_addr  sin_addr;     /* 32-bit IPv4 address */  
                                /* network byte ordered */  
  char            sin_zero[8];  /* unused */  
};  
 





其中sin_len我們一般不關注，也不填（只有在使用routing socket的時候纔用到，被內核用來處理各種協議簇的地址結構）。

bind, connect, sendto, 和 sendmsg會把socket地址從程序傳遞給內核； 而accept, recvfrom, recvmsg, getpeername, 和 getsockname會把地址從內核傳遞給程序。因爲不同協議簇的地址結構是不一樣的，所以必須要有一個通用的指針來傳遞地址，對於ANSI C來說我們一般使用void *，但是socket產生早於ANSI C，所以也就沒有使用這個機制，而是使用一個通用的地址結構struct sockaddr來處理的

[cpp] view plaincopy
struct sockaddr {  
  uint8_t      sa_len;  
  sa_family_t  sa_family;    /* address family: AF_xxx value */  
  char         sa_data[14];  /* protocol-specific address */  
};  
 



IPv6的socket地址爲struct sockaddr_in6



[cpp] view plaincopy
struct in6_addr {  
  uint8_t  s6_addr[16];          /* 128-bit IPv6 address */  
                                 /* network byte ordered */  
};  
  
#define SIN6_LEN      /* required for compile-time tests */  
  
struct sockaddr_in6 {  
  uint8_t         sin6_len;      /* length of this struct (28) */  
  sa_family_t     sin6_family;   /* AF_INET6 */  
  in_port_t       sin6_port;     /* transport layer port# */  
                                 /* network byte ordered */  
  uint32_t        sin6_flowinfo; /* flow information, undefined */  
  struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */  
                                 /* network byte ordered */  
  uint32_t        sin6_scope_id; /* set of interfaces for a scope */  
};  
 



對於sockaddr-in6來說，我們不能用通用的地址struct sockaddr來存儲了，而是產用新的通用地址結構struct sockaddr_storage，這個結構足夠大可以存儲任何系統支持的地址。

[cpp] view plaincopy
struct sockaddr_storage {  
  uint8_t      ss_len;       /* length of this struct (implementation dependent) */  
  sa_family_t  ss_family;    /* address family: AF_xxx value */  
  /* implementation-dependent elements to provide: 
   * a) alignment sufficient to fulfill the alignment requirements of 
   *    all socket address types that the system support 
   * b) enough storage to hold any type of socket address that the 
   *    system supports. 
   */  
};  
 

幾種常見的地址結構




3） 相關函數的的length

對於從程序傳地址給內核的函數（如connect），其長度是一個整型值，告訴內核要copy的地址長度。

對於從內核傳遞給程序的函數（如accpt），其長度是一個整型指針，是一個value-result參數。有兩個目的：一告訴內核地址結構的長度，讓內核在copy的時候不要超過這個長度；二返回內核真正copy的長度。



4）字節序

socket相關的函數都是使用網絡字節序



5）地址轉換函數

inet_aton, inet_ntoa, and inet_addr把IPv4字符串地址轉爲32位的網絡字節序地址

inet_ptonand inet_ntop可以轉換IPv4和IPv6的地址




6）listen中的backlog

要知道這個值的含義先用說一下，對於一個listen的socket，有兩個隊列：一個是incomplete connection隊列（僅僅收到SYN）；一個是complete connection隊列（三次握手完成）。accept函數就是在complete connection隊列中取一個socket。backlog就是指隊列的個數，但不行的是各個地方都沒有明確定義這個值，沒有說明究竟代表了哪個隊列，或是兩個隊列之和。一般來說可以

同時處理的連接數是backlog的1.5倍，很多地方都用5.



7） getsockname 和 getpeername

這兩個函數可以與socket關聯的地址，getsockname 和 getpeername分別得到自己和對端的地址

[cpp] view plaincopy
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen)  
  
int getpeername(int sockfd , struct sockaddr * peeraddr , socklen_t * addrlen );

socket編程——一個簡單的例子

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