用C語言進(jìn)行最基本的socket編程
什么是socket
你經(jīng)常聽到人們談?wù)撝?“socket”，或許你還不知道它的確切含義?，F(xiàn)在讓我告訴你：它是使用 標(biāo)準(zhǔn)Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其它程序通訊的方式。什么？你也許聽到一些Unix高手(hacker)這樣說過：“呀，Unix中的一切就是文件！”那個家伙也許正在說到一個事實(shí)：Unix 程序在執(zhí)行任何形式的 I/O 的時候，程序是在讀或者寫一個文件描述符。一個文件描述符只是一個和打開的文件相關(guān)聯(lián)的整數(shù)。但是(注意后面的話)，這個文件可能是一個網(wǎng)絡(luò)連接，F(xiàn)IFO，管道，終端，磁盤上的文件或者什么其它的東西。Unix 中所有的東西就是文件！所以，你想和Internet上別的程序通訊的時候，你將要使用到文件描述符。你必須理解剛才的話?，F(xiàn)在你腦海中或許冒出這樣的念頭：“那么我從哪里得到網(wǎng)絡(luò)通訊的文件描述符呢？”，這個問題無論如何我都要回答：你利用系統(tǒng)調(diào)用 socket()，它返回套接字描述符 (socket descriptor)，然后你再通過它來進(jìn)行send() 和 recv()調(diào)用?！暗?..”，你可能有很大的疑惑，“如果它是個文件描述符，那么為什 么不用一般調(diào)用read()和write()來進(jìn)行套接字通訊？”簡單的答案是：“你可以使用！”。詳細(xì)的答案是：“你可以，但是使用send()和recv()讓你更好的控制數(shù)據(jù)傳輸?！贝嬖谶@樣一個情況：在我們的世界上，有很多種套接字。有DARPA Internet 地址 (Internet 套接字)，本地節(jié)點(diǎn)的路徑名 (Unix套接字)，CCITT X.25地址 (你可以將X.25 套接字完全忽略)。也許在你的Unix 機(jī)器上還有其它的。我們在這里只講第一種：Internet 套接字。
Internet 套接字的兩種類型 ：
什么意思？有兩種類型的Internet 套接字？是的。不，我在撒謊。其實(shí)還有很多，但是我可不想嚇著你。我們這里只講兩種。除了這些, 我打算另外介紹的 "Raw Sockets" 也是非常強(qiáng)大的，很值得查閱。
那么這兩種類型是什么呢？一種是"Stream Sockets"（流格式），另外一種是"Datagram Sockets"（數(shù)據(jù)包格式）。我們以后談到它們的時候也會用到"SOCK_STREAM" 和 "SOCK_DGRAM"。數(shù)據(jù)報套接字有時也叫“無連接套接字”(如果你確實(shí)要連接的時候可以用connect()。) 流式套接字是可靠的雙向通訊的數(shù)據(jù)流。如果你向套接字按順序輸出“1，2”，那么它們將按順序“1，2”到達(dá)另一邊。它們是無錯誤的傳遞的，有自己的錯誤控制，在此不討論。
有什么在使用流式套接字？你可能聽說過 telnet，不是嗎？它就使用流式套接字。你需要你所輸入的字符按順序到達(dá)，不是嗎？同樣，WWW瀏覽器使用的 HTTP 協(xié)議也使用它們來下載頁面。實(shí)際上，當(dāng)你通過端口80 telnet 到一個 WWW 站點(diǎn)，然后輸入 “GET pagename” 的時候，你也可以得到 HTML 的內(nèi)容。為什么流式套接字可以達(dá)到高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸？這是因?yàn)樗褂昧恕皞鬏斂刂茀f(xié)議 (The Transmission Control Protocol)”，也叫 “TCP” (請參考 RFC-793 獲得詳細(xì)資料。)TCP 控制你的數(shù)據(jù)按順序到達(dá)并且沒有錯
誤。你也許聽到 “TCP” 是因?yàn)槁牭竭^ “TCP/IP”。這里的 IP 是指“Internet 協(xié)議”(請參考 RFC-791。) IP 只是處理Internet 路由而已。
那么數(shù)據(jù)報套接字呢？為什么它叫無連接呢？為什么它是不可靠的呢？有這樣的一些事實(shí)：如果你發(fā)送一個數(shù)據(jù)報，它可能會到達(dá)，它可能次序顛倒了。如果它到達(dá)，那么在這個包的內(nèi)部是無錯誤的。數(shù)據(jù)報也使用 IP 作路由，但是它不使用 TCP。它使用“用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 (User Datagram Protocol)”，也叫 “UDP” (請參考 RFC-768。)
為什么它們是無連接的呢？主要是因?yàn)樗⒉幌罅魇教捉幼帜菢泳S持一個連接。你只要建立一個包，構(gòu)造一個有目標(biāo)信息的IP 頭，然后發(fā)出去。無需連接。它們通常使用于傳輸包-包信息。簡單的應(yīng)用程序有：tftp, bootp等等。
你也許會想：“假如數(shù)據(jù)丟失了這些程序如何正常工作？”我的朋友，每個程序在 UDP 上有自己的協(xié)議。例如，tftp 協(xié)議每發(fā)出的一個被接受到包，收到者必須發(fā)回一個包來說“我收到了！” (一個“命令正確應(yīng)答”也叫“ACK” 包)。如果在一定時間內(nèi)(例如5秒)，發(fā)送方?jīng)]有收到應(yīng)答，它將重新發(fā)送，直到得到 ACK。這一ACK過程在實(shí)現(xiàn)SOCK_DGRAM 應(yīng)用程序的時候非常重要。
簡單的發(fā)送和接收實(shí)現(xiàn)
服務(wù)器端接收代碼：
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <memory.h>
void main()
{
WSAData wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);
SOCKET s =NULL;
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in ch;
memset(&ch,0,sizeof(ch));
ch.sin_family=AF_INET;
ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
ch.sin_port=htons(1041);
int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
#define QUEUE_SIZE 5
int l=listen(s,QUEUE_SIZE);
printf("正在監(jiān)聽本機(jī)的1041端口！\n");
SOCKET sc=accept(s,0,0);
printf("客戶端已經(jīng)連接到本機(jī)的1041端口！\n");
#define BUF_SIZE 4096
int receByt=0;
while(1)
{
char buf[BUF_SIZE];
receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0);
buf[receByt]='\0';
if(receByt>0)
{
printf("接收的消息是：%s\n",buf);
}
else
{
printf("接收消息結(jié)束！");
break;
}
}
int ic=closesocket(sc);
int is=closesocket(s);
}
客戶端發(fā)送的代碼：
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include <string.h>
void main()
{
WSAData wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);
SOCKET s =NULL;
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in ch;
memset(&ch,0,sizeof(ch));
ch.sin_family=AF_INET;
ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
ch.sin_port=htons(1041);
int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
printf("已經(jīng)連接到服務(wù)器的1041端口！現(xiàn)在可以向服務(wù)器發(fā)送消息了！\n");
#define BUF_SIZE 4096
char info[1024],buf[BUF_SIZE];
while(1)
{
gets(info);
if(info[0]=='\0')
break;
strcpy(buf,info);
int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0);
}
int ic=closesocket(s);
}
程序代碼經(jīng)過了優(yōu)化，并且整合多線程，把接收和發(fā)送放到同一個文件中，使用參數(shù)模式調(diào)用發(fā)送和接收模塊。增加了創(chuàng)建SOCKET的創(chuàng)建的時候s句柄（或?qū)ο螅┡袛喾祷刂凳欠駷镮NVALID_SOCKET，以及socket的bind操作的返回值是否為SOCKET_ERROR，其他socket的操作應(yīng)該也判斷SOCKET_ERROR，以保證程序的穩(wěn)定性，這里只是測試代碼就不去寫這么多了，剩下的就由你個人發(fā)揮。
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
void Receive();
void Send();
void creatThread();
SOCKET s =NULL;
pthread_t t[1000];
int threadCount=0;
void main(int argc,char* argv[])
{
printf("本程序制作人學(xué)號：713901040041\n");
printf("程序說明：服務(wù)器端和客戶端為同一個程序，請使用不同的參數(shù)運(yùn)行.\n");
printf("接收程序請使用 r參數(shù)；發(fā)送程序請使用 s參數(shù)。\n");
//printf("len : %d\n", argc);
//printf("count %d\n",argc);
//printf("value: %s\n",argv[1]);
//printf("%d",argv[1][0]=='r');
if(argc<=1)
{
printf("please input program arguments ...\n");
exit(0);
}
if(argc>1 && argv[1][0]=='r')
{
printf("run receive ...\n");
Receive();
}
if(argc>1 && argv[1][0]=='s')
{
printf("run send ...\n");
Send();
}
}
void* receiveWork(void * args)
{
SOCKET sc=accept(s,0,0);
if(sc==INVALID_SOCKET)
{
printf("sc Error");
}
creatThread();
printf("----------客戶端已經(jīng)連接到本機(jī)的%d線程連接！\n",threadCount-2);
#define BUF_SIZE 4096
int receByt=0;
while(1)
{
char buf[BUF_SIZE];
receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0);
buf[receByt]='\0';
if(receByt>0)
{
printf("線程接收的消息是：%s\n",buf);
}
else
{
printf("客戶端已退出，");
break;
}
}
int ic=closesocket(sc);
printf("服務(wù)器結(jié)束連接！\n");
return NULL;
}
void creatThread()
{
pthread_create(&t[threadCount++],NULL,receiveWork,NULL);
}
void Receive()
{
WSAData wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
if(s==INVALID_SOCKET)
{
printf("socket created Error");
}
struct sockaddr_in ch;
memset(&ch,0,sizeof(ch));
ch.sin_family=AF_INET;
ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
ch.sin_port=htons(1041);
int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
if(b==SOCKET_ERROR)
{
printf("bind 失敗，出錯代碼是：%d\n",WSAGetLastError());
exit(0);
}
#define QUEUE_SIZE 5
int l=listen(s,QUEUE_SIZE);
printf("正在監(jiān)聽本機(jī)的1041端口！\n");
creatThread();
for(int i=0;i<1000;i++)
{
pthread_join(t[i],NULL);
}
int is=closesocket(s);
}
void Send()
{
WSAData wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);
SOCKET s =NULL;
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
if(s==INVALID_SOCKET)
{
printf("socket created Error");
}
struct sockaddr_in ch;
memset(&ch,0,sizeof(ch));
ch.sin_family=AF_INET;
ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
ch.sin_port=htons(1041);
int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
printf("已經(jīng)連接到服務(wù)器的1041端口！現(xiàn)在可以向服務(wù)器發(fā)送消息了！\n");
#define BUF_SIZE 4096
char info[1024],buf[BUF_SIZE];
while(1)
{
gets(info);
if(info[0]=='\0')
break;
strcpy(buf,info);
int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0);
}
int ic=closesocket(s);
}
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