Linux网络编程--2. 初等网络函数介绍（TCP）

http://linuxc.51.net 作者:hoyt

Linux系统是通过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序通过socket和其它几个函数的调用,会返回一个 通讯的文件描述符,我们可以将这个描述符看成普通的文件的描述符来操作,这就是linux的设备无关性的 好处.我们可以通过向描述符读写操作实现网络之间的数据交流.

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

domain:说明我们网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等). AF_UNIX只能够用于单一的Unix系统进程间通信,而AF_INET是针对Internet的,因而可以允许在远程 主机之间通信(当我们 man socket时发现 domain可选项是 PF_*而不是AF_*,因为glibc是posix的实现 所以用PF代替了AF,不过我们都可以使用的).

type:我们网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等) SOCK_STREAM表明我们用的是TCP协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流. SOCK_DGRAM 表明我们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信.

protocol:由于我们指定了type,所以这个地方我们一般只要用0来代替就可以了 socket为网络通讯做基本的准备.成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况.


2.2 bind
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.

addrlen:是sockaddr结构的长度.

my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在中有 sockaddr的定义

struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};

不过由于系统的兼容性,我们一般不用这个头文件,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替.在中有sockaddr_in的定义
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];

我们主要使用Internet所以sin_family一般为AF_INET,sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以 和任何的主机通信,sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的. bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样

2.3 listen
int listen(int sockfd,int backlog)

sockfd:是bind后的文件描述符.

backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示可以介绍的排队长度. listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的情况和bind一样.


2.4 accept
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

sockfd:是listen后的文件描述符.

addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了. bind,listen和accept是服务器端用的函数,accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个 客户程序发出了连接. accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,这个时候服务器端可以向该描述符写信息了. 失败时返回-1


2.5 connect
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

sockfd:socket返回的文件描述符.

serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址

addrlen:serv_addr的长度

connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符 失败时返回-1.


2.6 实例

服务器端程序


/******* 服务器程序 (server.c) ************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,new_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in client_addr;
int sin_size,portnumber;
char hello[]=""Hello! Are You Fine? "";

if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

/* 服务器端开始建立socket描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,""Socket error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 服务器端填充 sockaddr结构 */
bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);

/* 捆绑sockfd描述符 */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,""Bind error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 监听sockfd描述符 */
if(listen(sockfd,5)==-1)
{
fprintf(stderr,""Listen error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

while(1)
{
/* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size))==-1)
{
fprintf(stderr,""Accept error:%s a"",strerror(errno));
exit(1);
}

fprintf(stderr,""Server get connection from %s "",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
{
fprintf(stderr,""Write Error:%s "",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 这个通讯已经结束 */
close(new_fd);
/* 循环下一个 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}


客户端程序

/******* 客户端程序 client.c ************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct hostent *host;
int portnumber,nbytes;

if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s hostname portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
{
fprintf(stderr,""Gethostname error "");
exit(1);
}

if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,""Usage:%s hostname portnumbera "",argv[0]);
exit(1);
}

/* 客户程序开始建立 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,""Socket Error:%sa "",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 客户程序填充服务端的资料 */
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);

/* 客户程序发起连接请求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,""Connect Error:%sa "",strerror(errno));
exit(1);
}

/* 连接成功了 */
if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
{
fprintf(stderr,""Read Error:%s "",strerror(errno));
exit(1);
}
buffer[nbytes]='''';
printf(""I have received:%s "",buffer);
/* 结束通讯 */
close(sockfd);
exit(0);
}


MakeFile
这里我们使用GNU 的make实用程序来编译. 关于make的详细说明见 Make 使用介绍

######### Makefile ###########
all:server client
server:server.c
gcc $^ -o $@
client:client.c
gcc $^ -o $@

运行make后会产生两个程序server(服务器端)和client(客户端) 先运行./server portnumber& (portnumber随便取一个大于1204且不在/etc/services中出现的号码 就用8888好了),然后运行 ./client localhost 8888 看看有什么结果. (你也可以用telnet和netstat试一试.) 上面是一个最简单的网络程序,不过是不是也有点烦.上面有许多函数我们还没有解释. 我会在下一章进行的详细的说明.


2.7 总结
总的来说网络程序是由两个部分组成的--客户端和服务器端.它们的建立步骤一般是:

服务器端
socket-->bind-->listen-->accept

客户端
socket-->connect