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如何基于C語言socket編程實(shí)現(xiàn)TCP通信

 更新時間:2019年05月20日 14:58:51   作者:lovekun1989  
本文介紹了如何基于C語言socket編程實(shí)現(xiàn)TCP通信,下面小編來簡單介紹下

TCP/IP協(xié)議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議,又叫網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。實(shí)際上,它包含上百個功能的協(xié)議,如ICMP(互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議)、FTP(文件傳輸協(xié)議)、UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)、ARP(地址解析協(xié)議)等。TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴},一旦有問題就會發(fā)出重傳信號,直到所有數(shù)據(jù)安全正確的傳輸?shù)侥康牡亍?/p>

套接字(socket):在網(wǎng)絡(luò)中用來描述計(jì)算機(jī)中不同程序與其他計(jì)算機(jī)程序的通信方式。socket其實(shí)是一種特殊的IO借口,也是一種文件描述符。

套接字分為三類:

流式socket(SOCK_STREAM):流式套接字提供可靠、面向連接的通信流;它使用TCP協(xié)議,從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和順序性。

數(shù)據(jù)報socket(SOCK_DGRAM):數(shù)據(jù)報套接字定義了一種無連接的服務(wù),數(shù)據(jù)通過相互獨(dú)立的保溫進(jìn)行傳輸,是無序的,并且不保證是可靠、無差錯的。它使用的數(shù)據(jù)報協(xié)議是UDP。

原始socket:原始套接字允許對底層協(xié)議如IP或ICMP進(jìn)行直接訪問,它功能強(qiáng)大但使用復(fù)雜,主要用于一些協(xié)議的開發(fā)。

套接字由三個參數(shù)構(gòu)成:IP地址,端口號,傳輸層協(xié)議。

這三個參數(shù)用以區(qū)分不同應(yīng)用程序進(jìn)程間的網(wǎng)絡(luò)通信與連接。

套接字的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):C語言進(jìn)行套接字編程時,常會使用到sockaddr數(shù)據(jù)類型和sockaddr_in數(shù)據(jù)類型,用于保存套接字信息。

兩種結(jié)構(gòu)體分別表示如下:

struct sockaddr
{
 //地址族,2字節(jié)
 unsigned short sa_family;
 //存放地址和端口,14字節(jié)
 char sa_data[14];
}
 
struct sockaddr_in
{
 //地址族
 short int sin_family;
 //端口號(使用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序)
 unsigned short int sin_port;
 //地址
 struct in_addr sin_addr;
 //8字節(jié)數(shù)組,全為0,該字節(jié)數(shù)組的作用只是為了讓兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大小相同而保留的空字節(jié)
 unsigned char sin_zero[8]
}

對于sockaddr,大部分的情況下只是用于bind,connect,recvfrom,sendto等函數(shù)的參數(shù),指明地址信息,在一般編程中,并不對此結(jié)構(gòu)體直接操作。而是用sockaddr_in來代替。

兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,地址族都占2個字節(jié),常見的地址族有:AF_INET,AF_INET6,AF_LOCAL。

這里要注意字節(jié)序的問題,最好使用以下函數(shù)來對端口和地址進(jìn)行處理:

uint16_t htons(uint16_t host16bit) uint32_t htonl(uint32_t host32bit)
uint16_t ntohs(uint16_t net16bit) uint32_t ntohs(uint32_t net32bit)

將主機(jī)字節(jié)序改成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。

使用socket進(jìn)行TCP通信時,經(jīng)常使用的函數(shù)有:

下面是TCP通信的demo:

/*socket tcp服務(wù)器端*/
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
#define SERVER_PORT 5555
 
/*
 監(jiān)聽后,一直處于accept阻塞狀態(tài),
 直到有客戶端連接,
 當(dāng)客戶端如數(shù)quit后,斷開與客戶端的連接
 */
 
int main()
{
 //調(diào)用socket函數(shù)返回的文件描述符
	int serverSocket;
 //聲明兩個套接字sockaddr_in結(jié)構(gòu)體變量,分別表示客戶端和服務(wù)器
	struct sockaddr_in server_addr;
	struct sockaddr_in clientAddr;
	int addr_len = sizeof(clientAddr);
	int client;
	char buffer[200];
	int iDataNum;
 
 //socket函數(shù),失敗返回-1
 //int socket(int domain, int type, int protocol);
 //第一個參數(shù)表示使用的地址類型,一般都是ipv4,AF_INET
 //第二個參數(shù)表示套接字類型:tcp:面向連接的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸SOCK_STREAM
 //第三個參數(shù)設(shè)置為0
	if((serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		perror("socket");
		return 1;
	}
 
	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
 //初始化服務(wù)器端的套接字,并用htons和htonl將端口和地址轉(zhuǎn)成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
 //ip可是是本服務(wù)器的ip,也可以用宏INADDR_ANY代替,代表0.0.0.0,表明所有地址
	server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 //對于bind,accept之類的函數(shù),里面套接字參數(shù)都是需要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成(struct sockaddr *)
 //bind三個參數(shù):服務(wù)器端的套接字的文件描述符,
 if(bind(serverSocket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0)
	{
		perror("connect");
		return 1;
	}
 //設(shè)置服務(wù)器上的socket為監(jiān)聽狀態(tài)
	if(listen(serverSocket, 5) < 0) 
	{
		perror("listen");
		return 1;
	}
 
	while(1)
	{
		printf("Listening on port: %d\n", SERVER_PORT);
 //調(diào)用accept函數(shù)后,會進(jìn)入阻塞狀態(tài)
 //accept返回一個套接字的文件描述符,這樣服務(wù)器端便有兩個套接字的文件描述符,
 //serverSocket和client。
 //serverSocket仍然繼續(xù)在監(jiān)聽狀態(tài),client則負(fù)責(zé)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)
 //clientAddr是一個傳出參數(shù),accept返回時,傳出客戶端的地址和端口號
 //addr_len是一個傳入-傳出參數(shù),傳入的是調(diào)用者提供的緩沖區(qū)的clientAddr的長度,以避免緩沖區(qū)溢出。
 //傳出的是客戶端地址結(jié)構(gòu)體的實(shí)際長度。
 //出錯返回-1
		client = accept(serverSocket, (struct sockaddr*)&clientAddr, (socklen_t*)&addr_len);
		if(client < 0)
		{
			perror("accept");
			continue;
		}
		printf("\nrecv client data...n");
 //inet_ntoa ip地址轉(zhuǎn)換函數(shù),將網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序IP轉(zhuǎn)換為點(diǎn)分十進(jìn)制IP
 //表達(dá)式:char *inet_ntoa (struct in_addr);
		printf("IP is %s\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr));
		printf("Port is %d\n", htons(clientAddr.sin_port));
		while(1)
		{
			iDataNum = recv(client, buffer, 1024, 0);
			if(iDataNum < 0)
			{
				perror("recv");
				continue;
			}
			buffer[iDataNum] = '\0';
			if(strcmp(buffer, "quit") == 0)
				break;
			printf("%drecv data is %s\n", iDataNum, buffer);
			send(client, buffer, iDataNum, 0);
		}
	}
	return 0;
}

/*socket tcp客戶端*/
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
#define SERVER_PORT 5555
 
/*
 連接到服務(wù)器后,會不停循環(huán),等待輸入,
 輸入quit后,斷開與服務(wù)器的連接
 */
 
int main()
{
 //客戶端只需要一個套接字文件描述符,用于和服務(wù)器通信
	int clientSocket;
 //描述服務(wù)器的socket
	struct sockaddr_in serverAddr;
	char sendbuf[200];
	char recvbuf[200];
	int iDataNum;
	if((clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
	{
		perror("socket");
		return 1;
	}
 
	serverAddr.sin_family = AF_INET;
	serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
 //指定服務(wù)器端的ip,本地測試:127.0.0.1
 //inet_addr()函數(shù),將點(diǎn)分十進(jìn)制IP轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序IP
	serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	if(connect(clientSocket, (struct sockaddr *)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0)
	{
		perror("connect");
		return 1;
	}
 
	printf("connect with destination host...\n");
 
	while(1)
	{
		printf("Input your world:>");
		scanf("%s", sendbuf);
		printf("\n");
 
		send(clientSocket, sendbuf, strlen(sendbuf), 0);
		if(strcmp(sendbuf, "quit") == 0)
			break;
		iDataNum = recv(clientSocket, recvbuf, 200, 0);
		recvbuf[iDataNum] = '\0';
		printf("recv data of my world is: %s\n", recvbuf);
	}
	close(clientSocket);
	return 0;
}

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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