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Linux-(C)網路程式設計學習socket(初步)

======== TCP ========

TCP_Server

socket()

bind()
listen()

accept()
write()

read()

close() 和shutdown()

TCP_Client

socket()

connect()

send() 和recv()

close() 和shutdown()

======== UDP ========

UDP_Server

socket()

bind()
sendto() 和recvfrom()

close() 和shutdown()

UDP_Client

socket()
sendto() 和recvfrom()

close() 和shutdown()


getpeername() 
gethostname()
--------------------------------------------------------------------------------

  

--------------------------------------------------------------------------------
socket() 
我們使用系統呼叫socket()來獲得檔案描述符:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

 
第一個引數domain設定為“AF_INET”。
第二個引數是套介面的型別:SOCK_STREAM或
SOCK_DGRAM。第三個引數設定為0。
系統呼叫socket()只返回一個套介面描述符,如果出錯,則返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------

bind() 
一旦你有了一個套介面以後,下一步就是把套介面繫結到本地計算機的某一個埠上。但如果你只想使用connect()則無此必要。
下面是系統呼叫bind()的使用方法:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
intbind(int sockfd, struct sockaddr* my_addr, int addrlen);
 
第一個引數sockfd是由socket()呼叫返回的套介面檔案描述符。
第二個引數my_addr是指向資料結構sockaddr的指標。資料結構sockaddr中包括了關於你的地址、埠和IP地址的資訊。
第三個引數addrlen可以設定成sizeof(structsockaddr)。
下面是一個例子:

[cpp] view plain copy  print?
  1. #include<string.h>
  2. #include<sys/types.h>
  3. #include<sys/socket.h>
  4. #define MYPORT 3490
  5. main()  
  6. {  
  7.     int sockfd;  
  8.     struct sockaddr_in my_addr;  
  9.     sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); /*do someerror checking!*/
  10.     my_addr.sin_family=AF_INET;           /*hostbyteorder*/
  11.     my_addr.sin_port=htons(MYPORT);       /*short,network byte order*/
  12.     my_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("132.241.5.10");  
  13.     bzero(&(my_addr.sin_zero),8);         /*zero the rest of the struct*/
  14.     /*don't forget your error checking for bind():*/
  15.     bind(sockfd,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr));  
  16. ...  
  17. }  

如果出錯,bind()也返回-1。
如果你使用connect()系統呼叫,那麼你不必知道你使用的埠號。當你呼叫connect()時,它檢查套介面是否已經繫結,如果沒有,它將會分配一個空閒的埠。
--------------------------------------------------------------------------------

connect() 
系統呼叫connect()的用法如下:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr, int addrlen);
 
第一個引數還是套介面檔案描述符,它是由系統呼叫socket()返回的。
第二個引數是serv_addr是指向資料結構sockaddr的指標,其中包括目的埠和IP地址。
第三個引數可以使用sizeof(structsockaddr)而獲得。
下面是一個例子: [cpp] view plain copy  print?
  1. #include<string.h>
  2. #include<sys/types.h>
  3. #include<sys/socket.h>
  4. #define DEST_IP "132.241.5.10"
  5. #define DEST_PORT 23
  6. main()  
  7. {  
  8.     int sockfd;  
  9.     struct sockaddr_in dest_addr;            /*will hold the destination addr*/
  10.     sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  /*do some error checking!*/
  11.     dest_addr.sin_family=AF_INET;            /*hostbyteorder*/
  12.     dest_addr.sin_port=htons(DEST_PORT);     /*short,network byte order*/
  13.     dest_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(DEST_IP);  
  14.     bzero(&(dest_addr.sin_zero), 8);          /*zero the rest of the struct*/
  15.     /*don'tforgettoerrorchecktheconnect()!*/
  16.     connect(sockfd,(struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr));  
  17.     ...  
  18. }  

同樣,如果出錯,connect()將會返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------

listen() 
如果你希望不連線到遠端的主機,也就是說你希望等待一個進入的連線請求,然後再處理它們。這樣,你通過首先呼叫listen(),然後再呼叫accept()來實現。
系統呼叫listen()的形式如下:
intl isten(int sockfd, int backlog); 
第一個引數是系統呼叫socket()返回的套介面檔案描述符。
第二個引數是進入佇列中允許的連線的個數。進入的連線請求在使用系統呼叫accept()應答之前要在進入佇列中等待。這個值是佇列中最多可以擁有的請求的個數。大多數系統的預設設定為20。你可以設定為5或者10。當出錯時,listen()將會返回-1值。
當然,在使用系統呼叫listen()之前,我們需要呼叫bind()繫結到需要的埠,否則系統核心將會讓我們監聽一個隨機的埠。所以,如果你希望監聽一個埠,下面是應該使用的系統呼叫的順序:
socket();
bind();
listen();
/*accept()goeshere*/ 

--------------------------------------------------------------------------------

accept() 
系統呼叫accept()比較起來有點複雜。在遠端的主機可能試圖使用connect()連線你使用
listen()正在監聽的埠。但此連線將會在佇列中等待,直到使用accept()處理它。呼叫accept()
之後,將會返回一個全新的套介面檔案描述符來處理這個單個的連線。這樣,對於同一個連線
來說,你就有了兩個檔案描述符。原先的一個檔案描述符正在監聽你指定的埠,新的檔案描
述符可以用來呼叫send()和recv()。
呼叫的例子如下:
#include<sys/socket.h>
intaccept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
 
第一個引數是正在監聽埠的套介面檔案描述符。第二個引數addr是指向本地的資料結構
sockaddr_in的指標。呼叫connect()中的資訊將儲存在這裡。通過它你可以瞭解哪個主機在哪個
埠呼叫你。第三個引數同樣可以使用sizeof(structsockaddr_in)來獲得。
如果出錯,accept()也將返回-1。下面是一個簡單的例子:
[cpp] view plain copy  print?
  1. #include<string.h>
  2. #include<sys/types.h>
  3. #include<sys/socket.h>
  4. #define MYPORT 3490  /*theportuserswillbeconnectingto*/
  5. #define BACKLOG 10   /*howmanypendingconnectionsqueuewillhold*/
  6. main()  
  7. {  
  8.     int sockfd, new_fd;              /*listenonsock_fd,newconnectiononnew_fd*/
  9.     struct sockaddr_in my_addr;      /*myaddressinformation*/
  10.     struct sockaddr_in their_addr;   /*connector'saddressinformation*/
  11.     int sin_size;  
  12.     sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  /*dosomeerrorchecking!*/
  13.     my_addr.sin_family=AF_INET;              /*hostbyteorder*/
  14.     my_addr.sin_port=htons(MYPORT);          /*short,networkbyteorder*/
  15.     my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;      /*auto-fillwithmyIP*/
  16.     bzero(&(my_addr.sin_zero),8);            /*zerotherestofthestruct*/
  17.     /*don'tforgetyourerrorcheckingforthesecalls:*/
  18.     bind(sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));  
  19.     listen(sockfd,BACKLOG);  
  20.     sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);  
  21.     new_fd=accept(sockfd,&their_addr,&sin_size);  
  22.     ...  
  23. }  

下面,我們將可以使用新建立的套介面檔案描述符new_fd來呼叫send()和recv()。
--------------------------------------------------------------------------------

send() 和recv() 
系統呼叫send()的用法如下:
int send(int sockfd, const void* msg, int len, int flags); 
第一個引數是你希望給傳送資料的套介面檔案描述符。它可以是你通過socket()系統呼叫返回的,也可以是通過accept()系統呼叫得到的。
第二個引數是指向你希望傳送的資料的指標。
第三個引數是資料的位元組長度。第四個引數標誌設定為0。
下面是一個簡單的例子:
char*msg="Beejwashere!";
intlen,bytes_sent;
..
len=strlen(msg);
bytes_sent=send(sockfd, msg, len, 0);
...
 
系統呼叫send()返回實際傳送的位元組數,這可能比你實際想要傳送的位元組數少。如果返回的位元組數比要傳送的位元組數少,你在以後必須傳送剩下的資料。當send()出錯時,將返回-1。
系統呼叫recv()的使用方法和send()類似:
int recv(int sockfd, void* buf, int len, unsigned int flags); 
第一個引數是要讀取的套介面檔案描述符。
第二個引數是儲存讀入資訊的地址。
第三個引數是緩衝區的最大長度。第四個引數設定為0。
系統呼叫recv()返回實際讀取到緩衝區的位元組數,如果出錯則返回-1。
這樣使用上面的系統呼叫,你可以通過資料流套介面來發送和接受資訊。 
--------------------------------------------------------------------------------

sendto() 和recvfrom()
 
因為資料報套介面並不連線到遠端的主機上,所以在傳送資料包之前,我們必須首先給出目的地址,請看:
int sendto(int sockfd, const void* msg, int len, unsigned int flags,
conststruct sockaddr*to, inttolen);
 
除了兩個引數以外,其他的引數和系統呼叫send()時相同。
引數to是指向包含目的IP地址和埠號的資料結構sockaddr的指標。
引數tolen可以設定為sizeof(structsockaddr)。
系統呼叫sendto()返回實際傳送的位元組數,如果出錯則返回-1。
系統呼叫recvfrom()的使用方法也和recv()的十分近似:
int recvfrom(int sockfd, void* buf, int len, unsigned int flags
struct sockaddr* from, int* fromlen);
 
引數from是指向本地計算機中包含源IP地址和埠號的資料結構sockaddr的指標。
引數fromlen設定為sizeof(struct sockaddr)。
系統呼叫recvfrom()返回接收到的位元組數,如果出錯則返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------

close() 和shutdown() 
你可以使用close()呼叫關閉連線的套介面檔案描述符:
close(sockfd); 
這樣就不能再對此套介面做任何的讀寫操作了。
使用系統呼叫shutdown(),可有更多的控制權。它允許你在某一個方向切斷通訊,或者切斷雙方的通訊:
int shutdown(int sockfd, int how); 
第一個引數是你希望切斷通訊的套介面檔案描述符。第二個引數how值如下:
0—Furtherreceivesaredisallowed
1—Furthersendsaredisallowed
2—Furthersendsandreceivesaredisallowed(likeclose())
shutdown()如果成功則返回0,如果失敗則返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------

getpeername() 
這個系統的呼叫十分簡單。它將告訴你是誰在連線的另一端:
#include<sys/socket.h>
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr* addr, int* addrlen);
 
第一個引數是連線的資料流套介面檔案描述符。
第二個引數是指向包含另一端的資訊的資料結構sockaddr的指標。
第三個引數可以設定為sizeof(structsockaddr)。
如果出錯,系統呼叫將返回-1。
一旦你獲得了它們的地址,你可以使用inet_ntoa()或者gethostbyaddr()來得到更多的資訊。
--------------------------------------------------------------------------------

gethostname() 
系統呼叫gethostname()比系統呼叫getpeername()還簡單。它返回程式正在執行的計算機的名字。系統呼叫gethostbyname()可以使用這個名字來決定你的機器的IP地址。
下面是一個例子:
#include<unistd.h>
int gethostname(char*hostname, size_t size);
 
如果成功,gethostname將返回0。如果失敗,它將返回-1。

轉載宣告: 本文轉自 http://edu.codepub.com/2010/0511/22630.php (C開發學院)

另外自己增加兩個例子(TCP/UDP)以及大概說明TCP、UDP區別

1、TCP例子

程式功能:當client 連結server成功,便開始等待鍵盤輸入向server發訊息。

                 server收到訊息,也向client回覆訊息。

 如此反覆,直到出錯(一般關閉程式退出)

client

/*
 * tcp.c
 *
 *  Created on: 2016年7月27日
 *      Author: Andy_Cong
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

//send() is equivalent to write(2)
//On success, these calls return the number of characters sent
//on error -1 is returned,and errno is set appropriately

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc<3)
	{
		printf("argment: Program_name,Hostname,Port\n");
		return -1;
	}

	//建立socket
	int stid=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(stid==-1)
	{
		printf("socket fail :%s\n",strerror(errno));
		return -1;
	}

	//定義一個ip地址結構
    struct sockaddr_in addr;
    int port=atoi(argv[2]);
    addr.sin_family=AF_INET;    //設定結構地址型別為TCP/IP地址
    addr.sin_port=htons(port);  //埠
    //將字串型別的IP地址轉化為int,賦給s_addr結構成員
    addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);

    //呼叫connect,將socket連線到結構addr指定的IP地址和埠號
    if(connect(stid,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr))==-1)
    {
    	printf("connect fail: %s\n",strerror(errno));
    	return -1;
    }

    //connect success
    char buf[1024];
    while(1)
    {
    	memset(buf,0,sizeof(buf));
    	read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));//從鍵盤獲取輸入
    	ssize_t sd_size=send(stid,buf,sizeof(buf),0);
    	if(sd_size==-1)
    	{
    		printf("send fail: %s\n",strerror(errno));
    		return -1;
    	}
        printf("client the number of characters is send:%d\n",(int)sd_size);
        memset(buf,0,sizeof(buf));
        ssize_t rd_size=recv(stid,buf,sizeof(buf),0);
        if(rd_size==-1)
        {
        	printf("recv fail: %s\n",strerror(errno));
        	break;
        }
        printf("client recv is:%s\n",buf);
        printf("the number of characters is recved:%d\n",(int )rd_size);
    }
    close(stid);
	return 0;
}


setsockopt函式學習:http://blog.csdn.net/chary8088/article/details/2486377

server

/*
 * tcpserve.c
 *
 *  Created on: 2016年7月27日
 *      Author: Andy_Cong
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc<2)
	{
		printf("argment: Program_name,Port\n");
		return -1;
	}
	int stid=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(stid==-1)
	{
		printf("socket fail :%s\n",strerror(errno));
		return -1;
	}
	//set IP可重用,setsockopt這個函式比較複雜
	int on = 1;
	if (setsockopt(stid, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) == -1)
	{
		printf("setsockopt failed %s\n", strerror(errno));
		return EXIT_FAILURE;
	}
    printf("hello world\n");
    struct sockaddr_in addr;
    int port=atoi(argv[1]);
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(port);
	//INADDR_ANY代表這個server上所有的地址,表示server 繫結本機所有ip
    addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

    //bind
    if (bind(stid, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == -1)
    {
    	printf("bind failed %s\n", strerror(errno));
    	return EXIT_FAILURE;
    }
    //server端開始listen,
    if (listen(stid, 20) == -1)
    {
    	printf("listen failed %s\n", strerror(errno));
    	return EXIT_FAILURE;
    }
    char buf[1024];
    int client_st = 0;    //client端socket descriptor
    struct sockaddr_in client_addr;//表示client端的IP地址
    int i=0;
    for(;i<5;++i) //最多連結5個client
    {
    	socklen_t len=sizeof(client_addr);
    	memset(&client_addr,0,len);
    	client_st=accept(stid,(struct sockaddr *)&client_addr,&len);//阻塞等待client
    	if (client_st == -1)
    	{
    		printf("accept failed %s\n", strerror(errno));
    		return -1;
    	}
    	printf("accept by %s\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
	while (1)
	{
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		int rc = recv(client_st, buf, sizeof(buf), 0);	//recv是阻塞呼叫,
		if (rc > 0)	//接收來自client的訊息
		{//順便傳送一條訊息給client
			printf("the number of recv is %d\n",rc);
			printf("server revc is %s\n", buf);
			memset(buf, 0, sizeof(buf));
			read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
			send(client_st, buf, strlen(buf), 0);
		}
		else
		{
			//The return value will be 0
			//when the peer has performed an orderly shutdown
			if (rc == 0)
			{
				printf(" client socket closed\n");
			}
			else
				printf(" recv failed %s\n", strerror(errno));
			break;
		}
	}
       close(client_st);  //關閉client端socket
    }
    close(stid);
    return 0;
}



編譯:



執行結果:

2、UDP例子

(沒有明確的client、server,因為不用connect)

程式功能: client向server不斷髮送訊息,server接受來自client訊息並且打印出來。

  直到出錯

client

/*
 * udp.c
 *
 *  Created on: 2016年7月28日
 *      Author: Andy_Cong
 */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

//ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
//       const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
/*send( sockfd, buf, len, flags);
is equivalent to sendto(sockfd, buf, len, flags, NULL, 0);*/
int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc<3)
	{
		printf("argument: Program、hostname、port\n");
		return -1;
	}
	//arg1:AF_INET             IPv4 Internet protocols
	//arg2:SOCK_DGRAM      Supports datagrams(UDP)
	//arg3:generally set 0
	//sucess the descriptor of socket will return ,on error -1 is returned

	//set socket
	int st=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(st==-1)
	{
		printf("socket fail%s\n",strerror(errno));
		return -1;
	}

	//UDP broadcast(廣播)
	int on=1;
	if(setsockopt(st,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(on))==-1)
	{
		printf("socked fail:%s\n",strerror(errno));
		return -1;
	}

	//set the IP structure that will be sent
	int myPort=atoi(argv[2]);
	struct sockaddr_in addr;
	memset(&addr,0,sizeof(addr));
	addr.sin_family=AF_INET;
	addr.sin_port=htons(myPort);
	addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);

	//send message
	char buf[1024];
	while(1)
	{
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));
		ssize_t sd_size=sendto(st,buf,strlen(buf),0,
				(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr));
		if(sd_size==-1)
		{
			printf("sendto fail:%s\n",strerror(errno));
			break;
		}
		printf(" the  number of characters sent: %d\n",(int)sd_size);
	}
	close(st);
	return 0;
}

server

/*
 * udpserver.c
 *
 *  Created on: 2016年7月28日
 *      Author: Andy_Cong
 */

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
	if (argc < 2)
	{
		printf("argument: Program、Port\n");
		return -1;
	}

	//set IP
	int ser_id = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if (ser_id == -1)
	{
		printf("socket fail%s\n", strerror(errno));
		return -1;
	}

	//UDP broadcast(廣播)
	int on = 1;
	if (setsockopt(ser_id, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on)) == -1) {
		printf("socked fail:%s\n", strerror(errno));
		return -1;
	}

	//set the IP structure that will be sent
	int myPort = atoi(argv[1]);
	struct sockaddr_in addr;
	memset(&addr, 0, sizeof(addr));
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons(myPort);
	addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

	//set bind
	//bind將本地的埠同socket返回的檔案描述符捆綁在一起
	if(bind(ser_id,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr))==-1)
	{
		printf("bind fail:%s\n",strerror(errno));
		return -1;
	}


	//recv message
	char buf[1024];
	struct sockaddr_in client_addr;
	socklen_t len=sizeof(client_addr);
	while (1)
	{
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		memset(&client_addr,0,sizeof(client_addr));
		if(recvfrom(ser_id,buf,sizeof(buf),0,
		    (struct sockaddr *)&client_addr,&len)==-1)
		{
			printf("recvform faid %s\n",strerror(errno));
			break;
		}
		else
		{
			//inet_ntoa(client_addr) get client IP
			printf("%s server recv is %s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),
					buf);
		}
	}
	close(ser_id);
	return 0;
}

執行結果:


3、TCP、UDP區別

 3.1、TCP有點

3.1.1、資料可靠、不重複

3.1.2、假如資料塊過大(一次傳送不出去),那麼tcp將會拆分成更小塊資料發出去,無需程式設計師處理

 3.2、TCP缺點

3.2.1、需要保持一個連結,給系統帶來開銷大

3.2.2、傳輸效率低

 3.3、UDP優點(優缺點基本跟TCP相反)

3.3.1、不需要保持一個連結

3.3.2、不會因為對方沒有接受資料而帶來系統開銷

3.3.3、對網路頻寬比比TCP小

 3.4、UDP缺點

3.4.1、沒辦法保證資料正確傳輸出去(需要使用程式碼來監控)

3.4.2、程式設計師必須把大資料塊分成小塊傳送出去