Socket通信详解

Socket流程介绍

socket通信类似于电话通信，其服务器基本流程就是

函数介绍

• socket()

其中socket的函数原型如下所示，它的作用就是创建套接字，同时规定好该套接字的用途

其中的每个参数的作用如下所示：

domain:套接字使用的协议族信息(比如PF_INET就是使用IVP4互联网协议族)
type:套接字数据传输类型信息(比如SOCK_STREAM是指面向连接的套接字类型,TCP就是这个类型)
protocol:计算机通信中使用的协议信息(比如IPV4，面向连接类型，基本就只有TCP，这里就填写IPPROTO_TCP)

• bind()

其中bind的函数原型如下所示，它的作用就是把地址信息分配给套接字上，也就是前面socket生成的套接字上。其函数原型如下所示：

其中中间的__CONST_SOCKADDR_ARG是个宏，继续追踪可以知道是个存储地址信息的结构体，如下所示

其中每个参数的作用如下所示:

fd:套接字描述符，就是前文socket函数的返回值，结构体信息是绑定在这个套接字上的
addr:存储地址信息的指针，里面有IP和端口信息。
len:就是第二个参数addr的长度

那么addr里面的具体详情又是怎么样的呢，即sockaddr的结构体定义如下所示，是一个14个字节长度的字符串数组。

为了便于填写，我们一般使用sockaddr_in结构体，然后进行强制类型转换为sockaddr类型，

上图中的name就是sockaddr_in类型，sockadr_in结构体类型如下所示:

第一个红框中的变量为sin_family，其演变如下所示

对socket_In结构体的变量解析如下

sin_family:地址族（比如IPV4就填写AF_INET)
sin_port:填写16位网络端口，重点是它是以网络字节序保存，所以需要进行转换
sin_addr:填写32为ip地址，也以网络字节序保存。
sin_zero:无实际含义，为了保持与socket结构体长度一致，方便强制类型转换。

• listen()

其中listen的函数原型如下所示

其参数解析如下

fd:前面两个函数都用到过的套接字描述符
n:表示连接请求队列的长度，如果设置为5，则队列长度为5，表示最多使五个连接请求进入队列

• accept()

其中accept()的函数原型如下所示

其参数解析如下

fd:服务器的套接字描述符
addr:用来保存发起连接的客户端的地址信息
addr_len:第二个参数的结构体长度，当函数调用完成后，这个参数就是被填入的客户端地址长度
返回值:一个套接字的文件描述符，这个套接字是accept函数生成的用来和这个客户端对话的。

编程实例

• 文件介绍

  hello_server.c就是主要的文件，也就是实例。hello_client.c是配合服务器测试的客户端程序。Makefile是用来编译两者的。

• 测试流程

  make
  ./hello_server 9190 //这个端口随便选择一个没有占用的端口即可
  ./hello_client 127.0.0.1 9190//这里的ip和端口号要与服务器的ip端口号保持一致
  

  此时客户端会收到一个消息，消息内容为Message from server: hello World!

• 测试截图

  服务端运行

客户端运行以及结果

• hello_server.c

  #include <arpa/inet.h>
  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <string.h>
  #include <sys/socket.h>
  #include <unistd.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);//创建套接字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)//将地址信息绑定套接字error_handling("bind() error");if (listen(serv_sock, 5) == -1) error_handling("listen() error");//监听套接字clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);//当收到客户端消息的时候创建一个套接字来进行通信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_client.c

  #include <arpa/inet.h>
  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <string.h>
  #include <sys/socket.h>
  #include <unistd.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);
  }
  

• MakeFile

  all: server clientserver: hello_server.cclang-format -style=google -i hello_server.cgcc hello_server.c -o hello_server
  client: hello_client.cclang-format -style=google -i hello_client.cgcc hello_client.c -o hello_client
  clean:rm hello_client hello_server