socket网络编程概述

最新推荐文章于 2019-12-01 11:55:04 发布

lianxiang_biancheng

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分类专栏：数据结构/算法文章标签： socket 编程网络服务器 stream

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本文介绍了套接字的三种类型：流式套接字(SOCK_STREAM)基于TCP，提供可靠的数据传输；数据报式套接字(SOCK_DGRAM)基于UDP，提供无连接服务；原始套接字(SOCK_RAW)。接着详细讲解了TCP和UDP的socket编程，包括服务器端和客户端的程序流程，以及TCP与UDP的区别和一个基于UDP的简单聊天程序示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一.套接字的类型

1.流式套接字(SOCK_STREAM)

基于TCP协议实现的。

提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送，且按发送顺序接受。

2.数据报式套接字(SOCK_DGRAM)

基于UDP协议。

提供无连接服务。数据包以独立包形式发送，不提供无错保证，数据可能重复或丢失，并且接受顺序混乱。

3.原始套接字(SOCK_RAM)

二.基于TCP(面向连接)的socket编程

1.服务器端的程序流程

创建套接字(socket)：该套接字用来监听。
将套接字绑定到一个本地地址和端口上(bind)。
将套接字设为监听模式，准备接受客户请求(listen)。
等待客户请求的到来，当请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept)。
用返回的套接字和客户端进行通信(send/recv)。
返回，等待另一客户请求。
关闭套接字。

总结如下：create socket -> bind -> listen -> accept -> send/recv -> close

2.客户端的程序流程

创建套接字(socket)。
向服务器发出连接请求(connect)。
和服务器进行通信(send/recv)。
关闭套接字。

总结如下：create socket -> connect -> send/recv -> close

3.一个基于TCP的socket通信的例子

(1).服务器端(server)

使用2个socket：一个sockSrv，用来监听客户请求，等待客户请求的到来；另一个是sockConn，用来和客户端通信的（发送/接受）。

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;

	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) {
		/* Tell the user that we could not find a usable */
		/* WinSock DLL.                                  */
		return;
	}

	/* Confirm that the WinSock DLL supports 2.2.*/
	/* Note that if the DLL supports versions greater    */
	/* than 2.2 in addition to 2.2, it will still return */
	/* 2.2 in wVersion since that is the version we      */
	/* requested.                                        */

	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
		HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
			/* Tell the user that we could not find a usable */
			/* WinSock DLL.                                  */
			WSACleanup( );
			return; 
	}

	/* The WinSock DLL is acceptable. Proceed. */

	//create a socket to listen
	SOCKET sockSrv = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	//INADDR_ANY表示IP为0.0.0.0，表示所在机器的所有地址，因为对于多网卡的机器
	//会有多个IP，那么用0.0.0.0进行socket的bind，则所有网卡都可监听到
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
	addrSrv.sin_family=AF_INET;
	addrSrv.sin_port=htons(7777);	

	//bind the socket
	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
	//set the socket to be listening and prepare to receive the client request
	listen(sockSrv , 5 );

	SOCKADDR_IN addrClient;
	int len = sizeof(SOCKADDR);

	while (1)
	{
	  //wait client request
	  SOCKET sockConn = accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
	  char sendBuf[100]= "welcome 11";
	  sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
	  //send data
	  send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
	  char recvBuf[100];
	  //receive data
	  recv(sockConn,recvBuf,100,0);
	  printf("%s \n",recvBuf);
	  closesocket(sockConn);
	}
	getchar();
	return;
}

(2).客户端(client)

只用一个socket：sockClient，进行通信。

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;
	wVersionRequested = MAKEWORD(1,1);
	err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
	if (err != 0)
	{
		return;
	}
	if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1)
	{
		WSACleanup();
		return;
	}

	//create a socket
	SOCKET sockClient = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");//服务器IP
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(7777);

	//send a connect request
	connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

	//receive data
	char recvBuf[100];
	recv(sockClient,recvBuf,100,0);
	printf("%s \n",recvBuf);

	//send data
	send(sockClient,"welcome zhaolianxiang",strlen("welcome zhaolianxiang")+1,0);

	//close socket
	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();
	getchar();
}

三.基于UDP(面向无连接)的socket编程

基于UDP的socket编程中，其服务器端和客户端的概念不是很强化。可以把先启动的一端称为接收端(服务器端)，发送数据的一端成为发送端(客户端)。

1.服务器端(接收端)的程序流程

创建套接字(socket)。
将套接字绑定到一个本地地址和端口上(bind)。
等待接受数据(recvfrom)。
关闭套接字(close)。

总结：create socket -> bind ->recvfrom ->close。

2.客户端(发送端)的程序流程

创建套接字(socket)。
向服务器发送数据(sendto)。
关闭套接字(close)。

总结：create socket ->sendto ->close。

3.一个基于UDP的socket通信的例子

(1).接收端(服务器)

只用一个socket：sockSrv进行通信。

#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;
	
	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
	
	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) {
		return;
	}
	

	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
		WSACleanup( );
		return; 
	}
          
	SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建套接字
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
	addrSrv.sin_family=AF_INET;
	addrSrv.sin_port=htons(6000);
        
	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));  //绑定套接字

	SOCKADDR_IN addrClient;
	int len=sizeof(SOCKADDR);
	char recvBuf[100];

	recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);//等待并接受数据
	printf("%s\n",recvBuf);
	closesocket(sockSrv);
	WSACleanup();
}

(2).发送端(客户端)

只用一个socket：sockClient进行通信。

#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;
	
	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
	
	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) {
		return;
	}
	

	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
		WSACleanup( );
		return; 
	}

	SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//接收方的IP
	addrSrv.sin_family=AF_INET;
	addrSrv.sin_port=htons(6000);

	sendto(sockClient,"Hello",strlen("Hello")+1,0,
		(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));//发送数据
	closesocket(sockClient);  //关闭套接字
	WSACleanup();
}

四.TCP socket和UDP socket的比较

TCP socket模式：C/S模式，即客户端/服务器端。适用于一个server，多个client，即一对多。使用send/recv函数发送和接受数据。

UDP socket模式：发送端/接收端模式，即先启动的一端为接收端。适用于一对一的情况，比如聊天。即client <----> client。使用sendto/recvfrom函数发送和接受数据。

五.一个基于UDP的简单聊天程序

(1).服务器端

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSAData wsaData;
	int err;
	wVersionRequested = MAKEWORD(2,2);
	err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
	if (err != 0)
	{
		return;
	}
	if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2)
	{
		WSACleanup();
		return;
	}

	//create a socket
	SOCKET sockSrv = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(5555);
	
	//bind the socket
	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

	char recvBuf[1000];
	char sendBuf[1000];
	char tempBuf[1000];

	SOCKADDR_IN addrClient;
	int len = sizeof(SOCKADDR);
	while (1)
	{
		//receive data
		recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
		if ('q' == recvBuf[0])
		{
			sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);
			printf("chat end!\n");
			break;
		}
		sprintf(tempBuf,"%s say: %s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf);
		printf("%s \n",tempBuf);

		//send data
		printf("pls input data:\n");
		gets(sendBuf);
		sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);
	}
	closesocket(sockSrv);
	WSACleanup();
	getchar();
};

分析：服务器端(接收端)是先接受数据，再发送数据。只有一个socket对象用来通信：sockSrv，。

(2).客户端

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSAData wsaData;
	int err;
	wVersionRequested = MAKEWORD(2,2);
	err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
	if (err != 0)
	{
		return;
	}
	if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2)
	{
		WSACleanup();
		return;
	}

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(5555);

	int len = sizeof(SOCKADDR);
	char recvBuf[100];
	char sendBuf[100];
	char tempBuf[100];

	while (1)
	{
		printf("pls input data:\n");
		gets(sendBuf);
		sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)(&addrSrv),len);

		recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,&len);
		if ('q' == recvBuf[0])
		{
			sendto(sockClient,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,len);
			printf("chat end!\n");
                        break;
		}
		sprintf(tempBuf,"%s says: %s",inet_ntoa(addrSrv.sin_addr),recvBuf);
		printf("%s \n",tempBuf);
	}
	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();
	getchar();
};

分析：客户端(发送端)是先发送数据，后接受数据。只用一个socket：sockClient进行通信。