TCP协议下Socket的基础编程类型

Posted on 2015-03-24 20:41  Bumble_Bee  阅读(357)  评论(0编辑  收藏  举报

套接字的基本操作有:

  创建(socket)、命名(bind)、侦听(listen)、连接(accept)、关闭(shutdown)、发送(send)、接受(recv)。

下面逐个分析:

  一、创建(socket):

    函数原型:int socket(int domain, int type, int protocol);

    参数:

      domain:指定发送通信的域

        可取值:AF_UNIX:本地主机通信,与IPC类似

            AF_INET:Internet地址IPV4协议

      type:指定通信类型

        可取值:SOCK_STREAM(流套接字)、SOCK_DGRAM(数据报套接字)、SOCK_RAW(原始套接字)

      protocol:指定该套接字描述符上的一个特殊的协议,如TCP,UDP等,一般设为0

    返回值:

      成功:返回创建的套接字描述符

      失败:-1

    补充:SOCK_STREAM(流套接字)应用TCP协议,提供顺序的,可靠的,基于字节流的双向链接

         SOCK_DGRAM(数据报套接字)应用UDP协议,无链接,不可靠,不固定

       SOCK_RAW(原始套接字)提供访问互联网协议和Internal Network Interfaces的权限,只有超级用户才可使用。

  二、命名(bind)

    函数原型:int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

    参数:

      sockfd:套接字描述符

      addr:指向通用套接字的协议地址结构,包括协议、地址和端口等信息

      addrlen:协议地址结构的长度,一般为sizeof(sockaddr_in)  

    但是,一般情况addr这个参数并不采用struct sockaddr *类型,而是struct sockaddr_in,使用时要注意强制类型转换。看看struct sockaddr_in的成员:

struct sockaddr_in {
  short             sin_family;  //16位地址协议族
  u_short           sin_port;    //16位端口地址
  struct in_addr    sin_addr;    //32位IP地址

  
  unsigned char   sin_zero[8]   //使结构sockaddr_in与sockaddr长度相同     
};
struct in_addr {
    u_long    s_addr;
};

    该结构中描述IP的是一个32位整型变量,而我们平时所用的是由”.“隔开的字符串。二者之间相互转换参照这几个函数,具体使用方法参照man命令

      

unsigned long inet_addr(const char *cp);

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

 

    网络通信中数据存储采用网络字节序,因此要进行主机字节序与网络字节序之间的相互转化,参照以下函数

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

    返回值:

      成功:0

      失败:-1

  三、侦听(listen)

    函数原型:int listen(int sockfd, int backlog);

    参数:

      sockfd:用socket创建的套接字描述符

      backlog:sockfd接收连接的最大数目

    返回值:

      成功:0

      失败:-1

TCP通信模型中,服务器端要完成创建、命名和侦听后才能调用accept接收客户端请求,为了提高代码重用度,这里将以上三步进行封装,代码如下:

/**************************************
函数名:CreateSock
参数:
    pSock:回传创建的侦听套接字描述符
    nPort:指定套接字侦听端口
    nMax:该套接字最大连接数
函数功能:封装套接字的创建、命名和侦听
返回值:0
**************************************/
int
CreateSock(int *pSock, int nPort , int nMax) { struct sockaddr_in addrin; struct sockaddr *paddr = (struct sockaddr*)&addrin; assert(pSock != NULL && nPort > 0 && nMax > 0); /*清空addrin*/ memset(&addrin, 0,sizeof(addrin)); addrin.sin_family = AF_INET; addrin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); addrin.sin_port = htons(nPort); /*创建TCP套接字描述符*/ *pSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /*命名套接字*/ bind(*pSock, paddr, sizeof(addrin)); /*进入侦听状态*/ listen(*pSock, nMax); return 0; }

  四、连接(accept)

    函数原型:int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

    参数:

      sockfd:用socket创建的套接字描述符

      addr:指向通用套接字的协议地址结构,包括协议、地址和端口等信息      

      addrlen:协议地址结构的长度,一般为sizeof(sockaddr_in)

    返回值:

      成功:创造返回一个新的socket与客户进程通信,原sockfd仍用于套接字侦听。

这里再封装一个函数,将accept也加入其中

/**************************************
函数名:AcceptSock
参数:
    pSock:创建的新的套接字描述符与客户
        进程通信
    nSock:accept成功后依然用于套接字侦听
函数功能:接受客户端的套接字连接申请
返回值:0
**************************************/
int
AcceptSock(int *pSock, int nSock) { struct sockaddr_in addrin; int lSize; assert(pSock != NULL && nSock > 0); while(1) { lSize = sizeof(addrin); memset(&addrin, 0, sizeof(addrin)); if((*pSock = accept(nSock, (struct sockaddr*)&addrin, &lSize)) > 0) return 0; else assert(0); } }

  五、接收(recv)

    函数原型:ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

    参数:

      sockfd:与远程通信连接的套接字描述符

      buf:接收数据的缓冲区地址

      len:缓冲区长度

      flags:接收标志

        取值:MSG_OOB、MSG_PEEK或MSG_WAITALL

有了以上知识,我们就可以用socket进行简易通讯了,本处设计一个服务器端程序的例子,创建socket,与客户端建立连接并打印收到的数据。代码如下:

  头文件:socket.h

#include <sys/types.h>         
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

/**************************************
函数名:CreateSock
参数:
    pSock:回传创建的侦听套接字描述符
    nPort:指定套接字侦听端口
    nMax:该套接字最大连接数
函数功能:封装套接字的创建、命名和侦听
返回值:0
**************************************/
int CreateSock(int *pSock, int nPort , int nMax)
{
    struct sockaddr_in addrin;
    struct sockaddr *paddr = (struct sockaddr*)&addrin;

    assert(pSock != NULL && nPort > 0 && nMax > 0);
    memset(&addrin, 0,sizeof(addrin));

    addrin.sin_family = AF_INET;
    addrin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    addrin.sin_port = htons(nPort);

    /*创建TCP套接字描述符*/
    *pSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    /*命名套接字*/
    bind(*pSock, paddr, sizeof(addrin));

    /*进入侦听状态*/
    listen(*pSock, nMax);

    return 0;
}

/**************************************
函数名:AcceptSock
参数:
    pSock:创建的新的套接字描述符与客户
        进程通信
    nSock:accept成功后依然用于套接字侦听
函数功能:接受客户端的套接字连接申请
返回值:0
**************************************/

int AcceptSock(int *pSock, int nSock)
{
    struct sockaddr_in addrin;
    int lSize;
    assert(pSock != NULL && nSock > 0);
    while(1)
    {
        lSize = sizeof(addrin);
        memset(&addrin, 0, sizeof(addrin));
        if((*pSock = accept(nSock, (struct sockaddr*)&addrin, &lSize)) > 0)
            return 0;

        else
            assert(0);
    }
}

  主程序:

#include <stdio.h>
#include "socket.h"

int main()
{
    int nSock,pSock;
    char buf[2048];
    
    CreateSock(&nSock, 9001 , 9);
    
    AcceptSock(&pSock, nSock);
    
    memset(buf, 0, sizeof(buf));    //初始化缓冲区
    
    recv(pSock, buf, sizeof(buf), 0);

    fprintf(stderr, buf);      //打印接收到的数据

    close(pSock);

    close(nSock);

    return 0;
}

由于接收函数recv默认以阻塞方式读取数据,所以未读到数据进程会进入阻塞状态。

  1、编译好可执行程序后,执行

  2、另开一个终端,查看套接字连接情况

    命令:netstat -an|grep 9001

  3、打开浏览器,地址栏输入xxx.xxx.xxx.xxx:9001,xxx为UNIX系统的IP地址,要确保浏览器与UNIX能正常通信

  4、进程收到数据后会打印出来

  

  

 

 

  这次先记到这里,其他的基本操作以后用到了再做记录。

  如果有疑问或错误,欢迎指出