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開發(fā)環(huán)境
運(yùn)行平臺(tái):Ubantu 14.04 LTS
疑問引導(dǎo)
問題1:頭文件的疑問:
#include <sys/socket.h>
與#include <linux/socket.h>
有何區(qū)別?
解答:
1. 使用diff查看:adc分別表示添加、刪除、修改
2. 其實(shí)是路徑的不同導(dǎo)致有不同的socke.h文件
3. <sys/socket.h> 是 Internet Protocol family,也就是tcpip協(xié)議的應(yīng)用層接口
4. <linux/socket.h>目前暫時(shí)未弄懂,但不是接口函數(shù),估計(jì)是系統(tǒng)函數(shù)。它應(yīng)該是被操作系統(tǒng)使用,猜測(cè)該文件在tcpip的傳輸層
問題2:大小端字節(jié)序問題:
1.c語(yǔ)言檢測(cè):利用指針取值和取址的交叉應(yīng)用,為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)移植性
2. 而socket提供了字節(jié)序轉(zhuǎn)換函數(shù):h:host;n:network;l:long32位;s:short16位
3. htonl:將主機(jī)的32位主機(jī)字節(jié)序(ip地址),轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序(一列數(shù)據(jù))。
問題3:就一個(gè)服務(wù)器、一個(gè)客戶端來(lái)說(shuō),有如下的對(duì)應(yīng)角色說(shuō)法:
對(duì)象first | 對(duì)象second |
---|---|
服務(wù)器 | 客戶端 |
監(jiān)聽者 | 廣播者 |
提供服務(wù) | 請(qǐng)求服務(wù) |
解析socket編程整體過程:
建立與刪除
服務(wù)器和客戶端通過同一的socket信道通信,而創(chuàng)建一個(gè)socket信道,提供socket連接。
int socket(int domain,int type,int protocol);
domain(域):各個(gè)域以AF_XXX命令,意指地址族。決定使用何種的地址類型,確定通信特性:包括地址格式
type:確定套字節(jié)的類型,(還)可以自由增加類型。
常用:SOCK_STREAM (即:TCP)和 SOCK_DGRAM(即:UDP)
protocol:指定socket使用的傳輸協(xié)議編號(hào),一般直接設(shè)置為0即可,以此表示為給定的域和套接字類型選擇默認(rèn)的傳輸協(xié)議。
返回值:正確返回套接字處理代碼(我稱之為套接字文件描述符),錯(cuò)誤返回-1。該數(shù)值將存儲(chǔ)使用。
服務(wù)器和客戶端通都可以,關(guān)閉socket通信IO
int shutdown(int s,int how);
s:代表socket_fd,需要關(guān)閉的套接字文件描述符
how:為一種方式
shutdown是使socket信道處于不活動(dòng)狀態(tài)。可以讓該信道關(guān)閉寫端,而繼續(xù)接收該套接字讀端以此確定數(shù)據(jù)何時(shí)結(jié)束,然后再使用close來(lái)關(guān)閉這個(gè)信道。
連接關(guān)系
創(chuàng)建和銷毀或關(guān)閉IO之后,需要知道如何標(biāo)識(shí)一個(gè)目標(biāo)通信進(jìn)程。
原因:網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)計(jì)算機(jī),某臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行著多個(gè)程序(進(jìn)程)。下面是兩層關(guān)系:
1)目標(biāo)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址
2)目標(biāo)計(jì)算機(jī)上的目標(biāo)進(jìn)程的所代表的端口號(hào)
所以,目前你需要了解到的有下面幾點(diǎn):
1. 字節(jié)序:直接看上面的問題2即可,簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
2. 地址格式:根據(jù)不同的因特網(wǎng)地址,在<netinet/in.h>定義不同的結(jié)構(gòu)體,部分socket函數(shù)參數(shù)調(diào)用。如下
3. 定義地址結(jié)構(gòu)體,根據(jù)實(shí)際裝入數(shù)值作為socket API實(shí)參
4. 地址進(jìn)制轉(zhuǎn)換:對(duì)地址進(jìn)行二進(jìn)制與文本字符串格式之間的轉(zhuǎn)換。inet_ntop或inet_pton
綁定接著,對(duì)于服務(wù)端來(lái)說(shuō),需要綁定(關(guān)聯(lián))地址和套接字。為給定的sockfd關(guān)聯(lián)一個(gè)sockaddr結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。只有服務(wù)端將套接字綁定在(域)地址上,客戶端才能夠連接(connect)成功。
int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen);
sockfd:套接字文件描述符,是socket返回的值
my_addr:(服務(wù)器)網(wǎng)絡(luò)地址信息
返回值:判斷是否正確綁定地址和套接字
連接在此之前,我們創(chuàng)建了套接字(socket)、建立連接基礎(chǔ)(bind)。那么,就這就是為了在通信之前,將socket信道連接起來(lái)。
int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);
sockfd:套接字文件描述符,是socket返回的值
serv_addr :網(wǎng)絡(luò)地址信息
返回值:判斷是否正確連接,客戶端程序必須要能夠處理connect返回的錯(cuò)誤。
到目前,你或許已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,connect函數(shù)的參數(shù)類型與個(gè)數(shù)都跟bind是一樣的(他們的值并不一樣,我所說(shuō)的是形式),結(jié)合一起去理解,會(huì)更好。
畢竟,根據(jù)TCPIP協(xié)議,需要連接的信息:IP地址,端口號(hào),就已經(jīng)足夠了。至于其余的MAC地址等等,在socket里面,我們不需要理會(huì)。
監(jiān)聽需要注意的是,這種連接,服務(wù)器還需要確定是哪個(gè)客戶端請(qǐng)求連接。所以,服務(wù)器首先進(jìn)入運(yùn)行請(qǐng)求客戶端(任意一個(gè))連接的狀態(tài),進(jìn)入listen(監(jiān)聽)狀態(tài)。使用函數(shù):
int listen(int s,int backlog);
s:服務(wù)器套接字描述符,是socket返回的值
backlog:指定同時(shí)能夠處理的最大連接要求
函數(shù)返回值:是否正確進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)
連接這時(shí)候,服務(wù)器已經(jīng)進(jìn)入了listen狀態(tài),然后緊接著調(diào)用:
int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);
s:服務(wù)器套接字描述符,是socket返回的值
addr:某一被連接的客戶端的套接字?jǐn)?shù)據(jù)
addrlen:某一被連接的客戶端的套接字?jǐn)?shù)據(jù)長(zhǎng)度
返回:某一被連接的客戶端的文件描述符
讀取與發(fā)送數(shù)據(jù)
到目前為止,服務(wù)器和客戶端都已經(jīng)做好了雙向通信的基礎(chǔ)準(zhǔn)備。
send與recv暫時(shí)不提及,讀者自己去查API
int recv(int s,void *buf,int len,unsigned int flags); int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int falgs);
以下直接與代碼相關(guān):
//常用包含頭文件 and socket編程的作用 #include <stdio.h> // #include <stdlib.h> // #include <errno.h> //errno錯(cuò)誤信息變量 #include <unistd.h> // #include <stddef.h> // #include <sys/socket.h> //提供socket API #include <sys/un.h> // #include <sys/types.h> //socket API參數(shù)的類型定義文件 #include <arpa/inet.h> //地址轉(zhuǎn)換函數(shù) #include <netinet/in.h> //字節(jié)序函數(shù)(宏)、域地址類型定義
客戶端代碼:
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <netinet/in.h> #include <pthread.h> #include "wrap.h" #define MAXLINE 80 #define SERV_PORT 8000 int main(int argc, char *argv[]) { struct sockaddr_in servaddr; char buf[MAXLINE]; int sockfd, n; sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET, "192.168.191.6", &servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)); while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) { Write(sockfd, buf, strlen(buf)); n = Read(sockfd, buf, MAXLINE); if (n == 0) printf("the other side has been closed.\n"); else Write(STDOUT_FILENO, buf, n); } Close(sockfd); return 0; }
服務(wù)器代碼:
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <netinet/in.h> #include "wrap.h" #define MAXLINE 80 #define SERV_PORT 8000 int main(void) { struct sockaddr_in servaddr, cliaddr; socklen_t cliaddr_len; int listenfd, connfd; char buf[MAXLINE]; char str[INET_ADDRSTRLEN]; int i, n; listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.191.6"); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); Bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)); Listen(listenfd, 20); printf("Accepting connections ...\n"); while (1) { cliaddr_len = sizeof(cliaddr); connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &cliaddr_len); while (1) { n = Read(connfd, buf, MAXLINE); if (n == 0) { printf("the other side has been closed.\n"); break; } printf("received from %s at PORT %d\n", (char *)inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)), (int)ntohs(cliaddr.sin_port)); for (i = 0; i < n; i++) buf[i] = toupper(buf[i]); Write(connfd, buf, n); } Close(connfd); } }
hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ ./server & [1] 15371 hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ Accepting connections ... hhc@my:~/sharefile/socket/tcp$ ./client this is a test! received from 192.168.191.6 at PORT 53685 THIS IS A TEST!
個(gè)人封裝的socket接口函數(shù):
#include "wrap.h" void perr_exit(const char *s) { perror(s); exit(1); } int Accept(int fd, struct sockaddr *sa, socklen_t * salenptr) { int n; again: if ((n = accept(fd, sa, salenptr)) < 0) { if ((errno == ECONNABORTED) || (errno == EINTR)) goto again; else perr_exit("accept error"); } return n; } void Bind(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen) { if (bind(fd, sa, salen) < 0) perr_exit("bind error"); } void Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen) { if (connect(fd, sa, salen) < 0) perr_exit("connect error"); } void Listen(int fd, int backlog) { if (listen(fd, backlog) < 0) perr_exit("listen error"); } int Socket(int family, int type, int protocol) { int n; if ((n = socket(family, type, protocol)) < 0) perr_exit("socket error"); return n; } ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes) { ssize_t n; again: if ((n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1) { if (errno == EINTR) goto again; else return -1; } return n; } ssize_t Write(int fd, const void *ptr, size_t nbytes) { ssize_t n; again: if ((n = write(fd, ptr, nbytes)) == -1) { if (errno == EINTR) goto again; else return -1; } return n; } void Close(int fd) { if (close(fd) == -1) perr_exit("close error"); } ssize_t Readn(int fd, void *vptr, size_t n) { size_t nleft; ssize_t nread; char *ptr; ptr = vptr; nleft = n; while (nleft > 0) { if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) { if (errno == EINTR) nread = 0; else return -1; } else if (nread == 0) break; nleft -= nread; ptr += nread; } return n - nleft; } ssize_t Writen(int fd, const void *vptr, size_t n) { size_t nleft; ssize_t nwritten; const char *ptr; ptr = vptr; nleft = n; while (nleft > 0) { if ((nwritten = write(fd, ptr, nleft)) <= 0) { if (nwritten < 0 && errno == EINTR) nwritten = 0; else return -1; } nleft -= nwritten; ptr += nwritten; } return n; } ssize_t my_read(int fd, char *ptr) { static int read_cnt; static char *read_ptr; static char read_buf[100]; if (read_cnt <= 0) { again: if ((read_cnt = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) < 0) { if (errno == EINTR) goto again; return -1; } else if (read_cnt == 0) return 0; read_ptr = read_buf; } read_cnt--; *ptr = *read_ptr++; return 1; } ssize_t Readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen) { ssize_t n, rc; char c, *ptr; ptr = vptr; for (n = (ssize_t)1; n < (ssize_t)maxlen; n++) { if ((rc = my_read(fd, &c)) == 1) { *ptr++ = c; if (c == '\n') break; } else if (rc == 0) { *ptr = 0; return n - 1; } else return -1; } *ptr = 0; return n; }
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