【Socket】WSL下Socket编程示例及理解

问题描述

平台：WSL
代码功能：server 向 client 发送消息，client 读取消息并显示。
示例代码一：server 只接受一次 client 请求，当 server 向 client 传回数据后，程序就运行结束了。如果想再次接收到服务器的数据，必须再次运行 server，所以这是一个非常简陋的 socket 程序，不能够一直接受客户端的请求。
示例代码二：client 向server 发送消息，server 返回接收到的消息（回声）。
示例代码三：在示例代码二的基础上实现迭代回声。

Linux Socket 编程理解

socket 是计算机之间通信的方式。其典型应用就是 Web 服务器和浏览器：浏览器获取用户输入的URL，向服务器发起请求，服务器分析接收到的URL，将对应的网页内容返回给浏览器，浏览器再经过解析和渲染，就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。

计算机通信需要知道通信对象的 ip地址（标记计算机位置，如 127.0.0.1 为本机地址） 、 端口（标记哪一个应用程序接收数据）、协议（通信双方必须使用同一种协议才能通信）、数据传输方式（面向连接 SOCK_STREAM 无连接 SOCK_DGRAM）。

Linux下一切皆文件，除了文本文件、源文件、二进制文件等，一个硬件设备也可以被映射为一个虚拟的文件，称为设备文件。对于所有的文件，都可以使用 read() 函数读取数据，使用 write() 函数写入数据。

所有在Linux中创建的文件都有一个 int 类型的编号，称为文件描述符（File Descriptor），Windows下称为文件句柄（File Handle）。使用文件时，只要知道文件描述符就可以。例如，stdin 的描述符为 0，stdout 的描述符为 1。

在Linux中，socket 可以看作一种文件，可以认为，两台计算机之间的通信，实际上是两个 socket 文件的相互读写。

//I. socket()创建套接字
//在 Linux 下使用 <sys/socket.h> 头文件中 socket() 函数来创建套接字
//1) af 为地址族（Address Family），也就是 IP 地址类型，常用的有 AF_INET 和 AF_INET6。AF 是“Address Family”的简写，INET是“Inetnet”的简写。AF_INET 表示 IPv4 地址，例如 127.0.0.1（本机地址）；AF_INET6 表示 IPv6 地址，例如 1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B。
//2) type 为数据传输方式，常用的有 SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM。
//3) protocol 表示传输协议，常用的有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，分别表示 TCP 传输协议和 UDP 传输协议。
int socket(int af, int type, int protocol);
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  //IPPROTO_TCP表示TCP协议
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);  //IPPROTO_UDP表示UDP协议
//系统自动推演（协议参数置0）写法：
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  //创建TCP套接字
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  //创建UDP套接字


//II. bind()绑定套接字
//sock 为 socket 文件描述符，addr 为 sockaddr 结构体变量的指针，addrlen 为 addr 变量的大小，可由 sizeof() 计算得出。
int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);


//III. connect()建立连接
int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

//IV. listen()进入监听状态
int listen(int sock, int backlog); //sock 为需要进入监听状态的套接字，backlog 为请求队列的最大长度，缓冲区的长度（能存放多少个客户端请求）


//V. accept()接收客户端请求
//accept() 返回一个新的套接字来和客户端通信，addr 保存了客户端的IP地址和端口号，而 sock 是服务器端的套接字，大家注意区分。后面和客户端通信时，要使用这个新生成的套接字，而不是原来服务器端的套接字。
int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

//VI. write() / read() 数据收发
//fd 为要写入的文件的描述符，buf 为要写入的数据的缓冲区地址，nbytes 为要写入的数据的字节数。
//size_t 是通过 typedef 声明的 unsigned int 类型；ssize_t 在 "size_t" 前面加了一个"s"，代表 signed，即 ssize_t 是通过 typedef 声明的 signed int 类型。
//write() 函数会将缓冲区 buf 中的 nbytes 个字节写入文件 fd，成功则返回写入的字节数，失败则返回 -1。read() 函数会从 fd 文件中读取 nbytes 个字节并保存到缓冲区 buf，成功则返回读取到的字节数（但遇到文件结尾则返回0），失败则返回 -1。
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);

示例代码一 服务端向客户端发送数据

server.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main(){
   
    //创建套接字
    //AF_INET 表示使用 IPv4 地址，SOCK_STREAM 表示使用面向连接的数据传输方式，IPPROTO_TCP 表示使用 TCP 协议
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    //将套接字和IP、端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));