1. 网络编程和套接字
网络编程与 C 语言中的 printf 函数和 scanf 函数以及文件的输入输出类似, 本质上也是一种基于 I/O 的编程方法. 之所以这么说, 是因为网络编程大多是基于套接字 (socket, 网络数据传输的软件设备, 操作系统为我们提供的编程接口) 来实现数据的输入输出的.
套接字通信过程可以类比打电话的过程. 电话机可以用来拔打和接听, 但对于套接字而言, 拔打和接听是有区别的.
构建接电话套接字
调用 socket 函数安装电话机
- #include <sys/socket.h>
- int socket(int domain, int type, int protocol);
-> 成功时返回文件描述符, 失败时返回 - 1
调用 bind 函数分配电话号码
- #include <sys/socket.h>
- int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
-> 成功时返回 0, 失败时返回 - 1
调用 listen 函数连接电话
- #include <sys/socket.h>
- int listen(int sockfd, int backlog);
-> 成功时返回 0, 失败时返回 - 1
调用 accept 函数接听电话
- #include <sys/socket.h>
- int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
-> 成功时返回 0, 失败时
网络编程中接受连接请求的套接字创建过程总结如下:
1. 调用 socket 函数创建套接字
2. 调用 bind 函数分配 IP 地址和端口号
3. 调用了 listen 函数转换为可接收请求状态
4. 调用 accept 函数受理连接请求
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <arpa/.NET.h>
- #include <sys/socket.h>
- void error_handling(char *message);
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int serv_sock;
- int clnt_sock;
- struct sockaddr_in serv_addr;
- struct sockaddr_in clnt_addr;
- socklen_t clnt_addr_size;
- char message[]="Hello World!";
- if(argc!=2){
- printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
- exit(1);
- }
- serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- if(serv_sock == -1)
- error_handling("socket() error");
- memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
- serv_addr.sin_family=AF_INET;
- serv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
- serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
- if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1 )
- error_handling("bind() error");
- if(listen(serv_sock, 5)==-1)
- error_handling("listen() error");
- clnt_addr_size=sizeof(clnt_addr);
- clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr,&clnt_addr_size);
- if(clnt_sock==-1)
- error_handling("accept() error");
- write(clnt_sock, message, sizeof(message));
- close(clnt_sock);
- close(serv_sock);
- return 0;
- }
- void error_handling(char *message)
- {
- fputs(message, stderr);
- fputc('\n', stderr);
- exit(1);
- }
hello_server 示例
构建打电话套接字
服务器端创建的套接字又称为服务器端套接字或监听 (listening) 套接字. 而客户端套接字则比较简单, 除了创建套接字外, 只需要连接过程即可.
客户端发起打电话动作
- #include <sys/socket.h>
- int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
-> 成功时返回 0, 失败时返回 - 1
网络编程中发出连接请求的套接字创建过程总结如下:
1. 调用 socket 函数创建套接字
2. 调用 connect 函数发出连接请求
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <unistd.h>
- #include <arpa/.NET.h>
- #include <sys/socket.h>
- void error_handling(char *message);
- int main(int argc, char* argv[])
- {
- int sock;
- struct sockaddr_in serv_addr;
- char message[30];
- int str_len;
- if(argc!=3){
- printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
- exit(1);
- }
- sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- if(sock == -1)
- error_handling("socket() error");
- memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
- serv_addr.sin_family=AF_INET;
- serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
- serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
- if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1)
- error_handling("connect() error!");
- str_len=read(sock, message, sizeof(message)-1);
- if(str_len==-1)
- error_handling("read() error!");
- printf("Message from server: %s \n", message);
- close(sock);
- return 0;
- }
- void error_handling(char *message)
- {
- fputs(message, stderr);
- fputc('\n', stderr);
- exit(1);
- }
hello_client 示例
2. 基于 Linux 的文件操作
在 Linux 的世界里, socket 也被认为是文件的一种, 因此在网络数据传输过程中自然可以使用文件 I/O 相关函数. 操作文件或是套接字, 首先需要了解什么是文件描述符? 文件描述符是一种系统资源, 通常是在文件和套接字创建过程由系统分配的一个整数. 三个知名文件描述符 (标准输入输出及标准错误文件描述符) 如下, 它们不经过特殊的创建过程, 而是伴随系统运行而自动分配的.
下面介绍四个常用文件操作函数
- // 打开文件
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/stat.h>
- #include <fcntl.h>
- int open(const char *path, int flag);
-> 成功时返回文件描述符, 失败时返回 - 1
path: 文件名的字符串地址
flag : 文件打开模式信息
其中, 文件打开模式常用值如下, 可以通过位或运算传递多个值
- // 关闭文件
- #include <unistd.h>
- int close(int fd);
-> 成功时返回 0, 失败时返回 - 1
fd: 需要关闭的文件或套接字的文件描述符
若调用此函数并传入文件描述符, 则关闭相应文件, 且此函数同时可以关闭套接字.
- // 写文件
- #include <unistd.h>
- int write(int fd, const char *buf, size_t nbytes);
-> 成功时返回写入的字节数, 失败时返回 - 1
write 函数用于向文件输出数据, 当然, 通过套接字向其他计算机传输数据亦可使用该函数.
- // 读文件
- #include <unistd.h>
- ssize_t read(int fd, char *buf, size_t nbytes);
-> 成功时返回读出的字节数(遇到文件结尾则返回 0), 失败时返回 - 1
文件描述符与套接字的关系
通过观察下面程序运行结果可知, 描述符从 3 开始从小到大的顺序编号, 再次说明了 Linux 系统中套接字与文件并无差别.
- #include <stdio.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/socket.h>
- int main(void)
- {
- int fd1, fd2, fd3;
- fd1=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
- fd2=open("test.dat", O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC);
- fd3=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
- printf("file descriptor 1: %d\n", fd1);
- printf("file descriptor 2: %d\n", fd2);
- printf("file descriptor 3: %d\n", fd3);
- close(fd1);
- close(fd2);
- close(fd3);
- return 0;
- }
可能的疑问:
1.INADDR_ANY 是什么地址?
2.sockaddr_in 与 socaddr 的关系?
3. 为什么客户端不需要 bind 函数将 IP 信息绑定到套接字?
4. 服务端的阻塞函数是什么?
下一篇系列文章中我会结合书中之后章节的内容以及自己的理解给出给出参考
来源: http://www.bubuko.com/infodetail-3269686.html