TCP协议下Socket的基础编程类型

时间：2023-03-09 14:42:21
TCP协议下Socket的基础编程类型

套接字的基本操作有：

　　创建(socket)、命名(bind)、侦听(listen)、连接(accept)、关闭(shutdown)、发送(send)、接受(recv)。

下面逐个分析：

　　一、创建(socket)：

　　　　函数原型：int socket(int domain, int type, int protocol);

　　　　参数：

　　　　　　domain：指定发送通信的域

　　　　　　　　可取值：AF_UNIX：本地主机通信，与IPC类似

　　　　　　　　　　　　AF_INET：Internet地址IPV4协议

　　　　　　type：指定通信类型

　　　　　　　　可取值：SOCK_STREAM(流套接字)、SOCK_DGRAM(数据报套接字)、SOCK_RAW(原始套接字)

　　　　　　protocol：指定该套接字描述符上的一个特殊的协议，如TCP，UDP等，一般设为0

　　　　返回值：

　　　　　　成功：返回创建的套接字描述符

　　　　　　失败：-1

　　　　补充：SOCK_STREAM(流套接字)应用TCP协议，提供顺序的，可靠的，基于字节流的双向链接

　　　　　　   SOCK_DGRAM(数据报套接字)应用UDP协议，无链接，不可靠，不固定

　　　　　　　SOCK_RAW(原始套接字)提供访问互联网协议和Internal Network Interfaces的权限，只有超级用户才可使用。

　　二、命名(bind)

　　　　函数原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

　　　　参数：

　　　　　　sockfd：套接字描述符

　　　　　　addr：指向通用套接字的协议地址结构，包括协议、地址和端口等信息

　　　　　　addrlen：协议地址结构的长度，一般为sizeof(sockaddr_in)　　

　　　　但是，一般情况addr这个参数并不采用struct sockaddr *类型，而是struct sockaddr_in，使用时要注意强制类型转换。看看struct sockaddr_in的成员：

struct sockaddr_in {

  short             sin_family;  //16位地址协议族

  u_short           sin_port;    //16位端口地址

  struct in_addr    sin_addr;    //32位IP地址

  unsigned char　　 sin_zero[8]   //使结构sockaddr_in与sockaddr长度相同

};
struct in_addr {

    u_long    s_addr;

};

　　　　该结构中描述IP的是一个32位整型变量，而我们平时所用的是由”.“隔开的字符串。二者之间相互转换参照这几个函数，具体使用方法参照man命令

　　　　　　

unsigned long inet_addr(const char *cp);

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

　　　　网络通信中数据存储采用网络字节序，因此要进行主机字节序与网络字节序之间的相互转化，参照以下函数

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

　　　　返回值：

　　　　　　成功：0

　　　　　　失败：-1

　　三、侦听(listen)

　　　　函数原型：int listen(int sockfd, int backlog);

　　　　参数：

　　　　　　sockfd：用socket创建的套接字描述符

　　　　　　backlog：sockfd接收连接的最大数目

　　　　返回值：

　　　　　　成功：0

　　　　　　失败：-1

TCP通信模型中，服务器端要完成创建、命名和侦听后才能调用accept接收客户端请求，为了提高代码重用度，这里将以上三步进行封装，代码如下：

/**************************************
函数名：CreateSock
参数：
    pSock:回传创建的侦听套接字描述符
    nPort:指定套接字侦听端口
    nMax:该套接字最大连接数
函数功能：封装套接字的创建、命名和侦听
返回值：0
**************************************/
int CreateSock(int *pSock, int nPort , int nMax)

{

    struct sockaddr_in addrin;

    struct sockaddr *paddr = (struct sockaddr*)&addrin;

    assert(pSock != NULL && nPort >  && nMax > );

        /*清空addrin*/

    memset(&addrin, ,sizeof(addrin));

    addrin.sin_family = AF_INET;

    addrin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    addrin.sin_port = htons(nPort);

    /*创建TCP套接字描述符*/

    *pSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );

    /*命名套接字*/

    bind(*pSock, paddr, sizeof(addrin));

    /*进入侦听状态*/

    listen(*pSock, nMax);

    return ;

}

　　四、连接(accept)

　　　　函数原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

　　　　参数：

　　　　　　sockfd：用socket创建的套接字描述符

　　　　　　addr：指向通用套接字的协议地址结构，包括协议、地址和端口等信息　　　　　　

　　　　　　addrlen：协议地址结构的长度，一般为sizeof(sockaddr_in)

　　　　返回值：

　　　　　　成功：创造返回一个新的socket与客户进程通信，原sockfd仍用于套接字侦听。

这里再封装一个函数，将accept也加入其中

/**************************************
函数名：AcceptSock
参数：
    pSock:创建的新的套接字描述符与客户
        进程通信
    nSock:accept成功后依然用于套接字侦听
函数功能：接受客户端的套接字连接申请
返回值：0
**************************************/
int AcceptSock(int *pSock, int nSock)

{

    struct sockaddr_in addrin;

    int lSize;

    assert(pSock != NULL && nSock > );

    while()

    {

        lSize = sizeof(addrin);

        memset(&addrin, , sizeof(addrin));

        if((*pSock = accept(nSock, (struct sockaddr*)&addrin, &lSize)) > )

            return ;

        else

            assert();

    }

}

　　五、接收(recv)

　　　　函数原型：ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

　　　　参数：

　　　　　　sockfd：与远程通信连接的套接字描述符

　　　　　　buf：接收数据的缓冲区地址

　　　　　　len：缓冲区长度

　　　　　　flags：接收标志

　　　　　　　　取值：MSG_OOB、MSG_PEEK或MSG_WAITALL

有了以上知识，我们就可以用socket进行简易通讯了，本处设计一个服务器端程序的例子，创建socket，与客户端建立连接并打印收到的数据。代码如下：

　　头文件：socket.h

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <unistd.h>

#include <netinet/in.h>

#include <assert.h>

#include <string.h>

#include <arpa/inet.h>

/**************************************

函数名：CreateSock

参数：

    pSock:回传创建的侦听套接字描述符

    nPort:指定套接字侦听端口

    nMax:该套接字最大连接数

函数功能：封装套接字的创建、命名和侦听

返回值：0

**************************************/

int CreateSock(int *pSock, int nPort , int nMax)

{

    struct sockaddr_in addrin;

    struct sockaddr *paddr = (struct sockaddr*)&addrin;

    assert(pSock != NULL && nPort >  && nMax > );

    memset(&addrin, ,sizeof(addrin));

    addrin.sin_family = AF_INET;

    addrin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    addrin.sin_port = htons(nPort);

    /*创建TCP套接字描述符*/

    *pSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );

    /*命名套接字*/

    bind(*pSock, paddr, sizeof(addrin));

    /*进入侦听状态*/

    listen(*pSock, nMax);

    return ;

}

/**************************************

函数名：AcceptSock

参数：

    pSock:创建的新的套接字描述符与客户

        进程通信

    nSock:accept成功后依然用于套接字侦听

函数功能：接受客户端的套接字连接申请

返回值：0

**************************************/

int AcceptSock(int *pSock, int nSock)

{

    struct sockaddr_in addrin;

    int lSize;

    assert(pSock != NULL && nSock > );

    while()

    {

        lSize = sizeof(addrin);

        memset(&addrin, , sizeof(addrin));

        if((*pSock = accept(nSock, (struct sockaddr*)&addrin, &lSize)) > )

            return ;

        else

            assert();

    }

}

　　主程序：

#include <stdio.h>

#include "socket.h"

int main()

{

    int nSock,pSock;

    char buf[];

    CreateSock(&nSock,  , );

    AcceptSock(&pSock, nSock);

    memset(buf, , sizeof(buf));　　　　//初始化缓冲区

    recv(pSock, buf, sizeof(buf), );

    fprintf(stderr, buf);　　　　　　//打印接收到的数据

    close(pSock);

    close(nSock);

    return ;

}

由于接收函数recv默认以阻塞方式读取数据，所以未读到数据进程会进入阻塞状态。

　　1、编译好可执行程序后，执行

　　2、另开一个终端，查看套接字连接情况

　　　　命令：netstat -an|grep 9001

　　3、打开浏览器，地址栏输入xxx.xxx.xxx.xxx:9001，xxx为UNIX系统的IP地址，要确保浏览器与UNIX能正常通信

　　4、进程收到数据后会打印出来

　　TCP协议下Socket的基础编程类型

　　

　　这次先记到这里，其他的基本操作以后用到了再做记录。

　　如果有疑问或错误，欢迎指出

相关文章