Linux下socket编程之TCP简单实现

迷南。 2022-06-16 01:46 309阅读 0赞

本文主要是简单的实现一个Linux下TCP网络编程的小例子。总共分为两个部分：客服端的实现和服务器端的实现。实现的功能很简单，当客服端和服务器端绑定之后，通过在客服端输入一个字符串，服务器将客服端输入的字符串进行相应的输出。

**一、服务器端的实现**

1、打开一个socket设备，获得socket设备的文件描述符，指定网络协议和传输类型

/* 1、获得服务器端的socket文件描述符 */
    iSocketServerFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);	// 网络协议是ipv4，传输方式为tcp
    if(iSocketServerFd == -1)
    {
    	printf("socket error!\n");
    	return -1;
    }

2、绑定

主要是将第一步获得的文件描述符与具体的服务器端进行绑定，包括网络的协议、端口号、对客服端的访问限制等。

/* 2、对服务器端进行绑定 */
    /* 2.1 设置服务器端的socket地址描述结构体 */
    tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;			// 网络协议是ipv4
    tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SOCKET_PORT);	// socket的端口号
    tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	// 客服端的地址可以是任意的
    memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
    
    iSockAddrLen = sizeof(struct sockaddr);	// 获得这个结构体的大小
    /* 2.2 绑定 */
    iRet = bind(iSocketServerFd, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, iSockAddrLen);
    if(iRet == -1)
    {
    	printf("bind error!\n");
    	return -1;
    }

3、监听

对客服端进行监听。

/* 3、服务器端进行监听 */
    iRet = listen(iSocketServerFd, LISTEN_BACKLOG);
    if(iRet == -1)
    {
    	printf("listen error!\n");
    	return -1;
    }

4、accept

/* 4、接收一个客服端的socket的连接 */
    iSocketClientFd = accept(iSocketServerFd, (struct sockaddr *)&tSocketClientAddr, &iSockAddrLen);
    if(iSocketClientFd < 0)
    {
    	printf("accept error!\n");
    	return -1;
    }

5、接收和发送数据

/* 接收从客服端传送过来的数据 */
    iRecvLen = recv(iSocketClientFd, ucRecvBuf, ARRAY_LENGTH, 0);

**服务器端的完整实现代码如下：**

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    #include <string.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <signal.h>
    
    #define SOCKET_PORT		1234	// 定义端口，与指定的socket绑定
    #define LISTEN_BACKLOG	10		// 最大监听的客服端数量
    #define ARRAY_LENGTH	256		// 接收缓冲区的大小
    
    /* 程序的入口函数 */
    int main(void)
    {
    	int iSocketServerFd;	// 定义服务器的文件描述符
    	int iSocketClientFd;	// 定义客服端的文件描述符
    
    	struct sockaddr_in tSocketServerAddr;	// 服务器socket地址的描述结构体定义
    	struct sockaddr_in tSocketClientAddr;	// 客服端socket地址的描述结构体定义
    
    	int iSockAddrLen;
    	int iRet;
    
    	unsigned char ucRecvBuf[ARRAY_LENGTH];	// 定义接收数据的缓冲区
    	int iRecvLen;
    
    	int client_flag = 0;
    
    	signal(SIGCHLD,SIG_IGN); 
    
    	/* 1、获得服务器端的socket文件描述符 */
    	iSocketServerFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);	// 网络协议是ipv4，传输方式为tcp
    	if(iSocketServerFd == -1)
    	{
    		printf("socket error!\n");
    		return -1;
    	}
    	
    	/* 2、对服务器端进行绑定 */
    	/* 2.1 设置服务器端的socket地址描述结构体 */
    	tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;			// 网络协议是ipv4
    	tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SOCKET_PORT);	// socket的端口号
    	tSocketServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	// 客服端的地址可以是任意的
    	memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
    
    	iSockAddrLen = sizeof(struct sockaddr);	// 获得这个结构体的大小
    
    	/* 2.2 绑定 */
    	iRet = bind(iSocketServerFd, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, iSockAddrLen);
    	if(iRet == -1)
    	{
    		printf("bind error!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 3、服务器端进行监听 */
    	iRet = listen(iSocketServerFd, LISTEN_BACKLOG);
    	if(iRet == -1)
    	{
    		printf("listen error!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	while(1)
    	{
    		/* 4、接收一个客服端的socket的连接 */
    		iSocketClientFd = accept(iSocketServerFd, (struct sockaddr *)&tSocketClientAddr, &iSockAddrLen);
    		if(iSocketClientFd < 0)
    		{
    			printf("accept error!\n");
    			return -1;
    		}
    
    		client_flag = client_flag + 1;	// 更新标志位
    
    		/* 连接成功，打印出客服端的ip地址 */
    		printf("client %d : %s has connected\n", client_flag, inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr));
    
    		if(fork() == 0)		/*创建子进程*/
    		{
    			while(1)
    			{	
    				/* 接收从客服端传送过来的数据 */
    				iRecvLen = recv(iSocketClientFd, ucRecvBuf, ARRAY_LENGTH, 0);
    				if(iRecvLen <= 0)
    				{
    					close(iSocketClientFd);
    					return -1;
    				}
    				else
    				{
    					ucRecvBuf[iRecvLen] = '\0';
    					printf("client %d : %s", client_flag, ucRecvBuf);
    				}
    			}
    		}
    	}
    
    	close(iSocketServerFd);
    	return 0;
    }

**二、客服端的实现**  
  
1、打开一个socket设备，获得设备描述符，指定网络协议和传输类型

/* 1、获得客服端的socket文件描述符 */
    iSocketClientFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);	// 网络协议是ipv4，传输类型为tcp
    if(iSocketClientFd == -1)
    {
    	printf("socket error!\n");
    	return -1;
    }

2、connect

将客服端和服务器端连接起来。

/* 2、初始化一个客服端和服务器之间的连接 */
    /* 2.1 设置所连接的服务器 */
    tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;			// 协议是ipv4
    tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SOCKET_PORT);	// 绑定的端口
    iRet = inet_aton(argv[1], &tSocketServerAddr.sin_addr);	// 获得的ip地址
    if(iRet == 0)
    {
    	printf("server ip is not valid!\n");
    	return -1;
    }
    memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
    
    iSockAddrLen = sizeof(struct sockaddr);		
    
    /* 2.2 将客服端和服务器进行连接 */
    iRet = connect(iSocketClientFd, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, iSockAddrLen);
    if(iRet == -1)
    {
    	printf("connect error!\n");
    	return -1;
    }

3、接收和发送数据

if(fgets(ucSendBuf, ARRAY_LENGTH, stdin))	// 从用户输入获得一个字符串
    {	
    	/* 向客服端发送用户输入的信息 */
    	iSendLen = send(iSocketClientFd, ucSendBuf, strlen(ucSendBuf), 0);
    	if(iSendLen <= 0)
    	{
    		printf("send error!\n");
    		close(iSocketClientFd);
    		return -1;
    	}
    }

**客服端的完整实现代码如下：**

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>          /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    #include <string.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define SOCKET_PORT	1234	// 定义socket端口，用于可服务器端进行绑定
    #define ARRAY_LENGTH	256		// 发送缓冲区的大小
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
    	int iSocketClientFd; 	// 定义一个客服端的socket文件描述符
    
    	struct sockaddr_in tSocketServerAddr;	// 定义一个服务器端的socket地址描述结构体变量
    
    	int iSockAddrLen;
    	int iSendLen;
    	unsigned char ucSendBuf[ARRAY_LENGTH];	// 定义缓冲区
    	int iRet;
    
    	if(argc != 2)
    	{
    		printf("Usage :\n");
    		printf("%s <server_ip>\n", argv[0]);
    		return -1;
    	}
    
    	/* 1、获得客服端的socket文件描述符 */
    	iSocketClientFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);	// 网络协议是ipv4，传输类型为tcp
    	if(iSocketClientFd == -1)
    	{
    		printf("socket error!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	/* 2、初始化一个客服端和服务器之间的连接 */
    	/* 2.1 设置所连接的服务器 */
    	tSocketServerAddr.sin_family      = AF_INET;			// 协议是ipv4
    	tSocketServerAddr.sin_port        = htons(SOCKET_PORT);	// 绑定的端口
    	iRet = inet_aton(argv[1], &tSocketServerAddr.sin_addr);	// 获得的ip地址
    	if(iRet == 0)
    	{
    		printf("server ip is not valid!\n");
    		return -1;
    	}
    	memset(tSocketServerAddr.sin_zero, 0, 8);
    
    	iSockAddrLen = sizeof(struct sockaddr);		
    
    	/* 2.2 将客服端和服务器进行连接 */
    	iRet = connect(iSocketClientFd, (const struct sockaddr *)&tSocketServerAddr, iSockAddrLen);
    	if(iRet == -1)
    	{
    		printf("connect error!\n");
    		return -1;
    	}
    
    	printf("Input a message to %s: \n", argv[1]);
    	while(1)
    	{
    		if(fgets(ucSendBuf, ARRAY_LENGTH, stdin))	// 从用户输入获得一个字符串
    		{	
    			/* 向客服端发送用户输入的信息 */
    			iSendLen = send(iSocketClientFd, ucSendBuf, strlen(ucSendBuf), 0);
    			if(iSendLen <= 0)
    			{
    				printf("send error!\n");
    				close(iSocketClientFd);
    				return -1;
    			}
    		}
    	}
    
    	close(iSocketClientFd);
    	return 0;
    }

**三、测试**  
由于本实例涉及到客服端和服务器，所以需要分别运行。可以在同一台电脑上进行测试，通过不同的终端来实现；也可以在不同的电脑上进行测试，只要在同一个局域网中即可。本次测试使用第一种方式进行。

测试结果如下：

客服端：  
![Center][]  
  
服务器端：

![Center 1][]  
  
通过上面测试结果可以看出，每当在客服端输入一串字符串时，在相应的服务器端也会有同样的输出。

[Center]: /images/20220616/7c8b339a3f6b4d368e85395eb890adb0.png
[Center 1]: /images/20220616/e97386c0c2fc452782cfde96ba6963b3.png