本文深入讲解TCP和UDP两种网络通信协议的区别与联系，包括各自的优缺点，并提供了详细的代码示例，帮助读者理解如何使用这两种协议。
======== TCP ========
TCP_Server
socket()
bind()
listen()
accept()
write()
read()
close() 和shutdown()
TCP_Client
socket()
connect()
send() 和recv()
close() 和shutdown()
======== UDP ========
UDP_Server
socket()
bind()
sendto() 和recvfrom()
close() 和shutdown()
UDP_Client
socket()
sendto() 和recvfrom()
close() 和shutdown()
getpeername()
gethostname()
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------
socket()
我们使用系统调用socket()来获得文件描述符：
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
第一个参数domain设置为“AF_INET”。
第二个参数是套接口的类型：SOCK_STREAM或
SOCK_DGRAM。第三个参数设置为0。
系统调用socket()只返回一个套接口描述符，如果出错，则返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------
bind()
一旦你有了一个套接口以后，下一步就是把套接口绑定到本地计算机的某一个端口上。但如果你只想使用connect()则无此必要。
下面是系统调用bind()的使用方法：
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
intbind(int sockfd, struct sockaddr* my_addr, int addrlen);
第一个参数sockfd是由socket()调用返回的套接口文件描述符。
第二个参数my_addr是指向数据结构sockaddr的指针。数据结构sockaddr中包括了关于你的地址、端口和IP地址的信息。
第三个参数addrlen可以设置成sizeof(structsockaddr)。
下面是一个例子：
如果出错，bind()也返回-1。
如果你使用connect()系统调用，那么你不必知道你使用的端口号。当你调用connect()时，它检查套接口是否已经绑定，如果没有，它将会分配一个空闲的端口。
--------------------------------------------------------------------------------
connect()
系统调用connect()的用法如下：
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr, int addrlen);
第一个参数还是套接口文件描述符，它是由系统调用socket()返回的。
第二个参数是serv_addr是指向数据结构sockaddr的指针，其中包括目的端口和IP地址。
第三个参数可以使用sizeof(structsockaddr)而获得。
下面是一个例子：
同样，如果出错，connect()将会返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------
listen()
如果你希望不连接到远程的主机，也就是说你希望等待一个进入的连接请求，然后再处理它们。这样，你通过首先调用listen()，然后再调用accept()来实现。
系统调用listen()的形式如下：
intl isten(int sockfd, int backlog);
第一个参数是系统调用socket()返回的套接口文件描述符。
第二个参数是进入队列中允许的连接的个数。进入的连接请求在使用系统调用accept()应答之前要在进入队列中等待。这个值是队列中最多可以拥有的请求的个数。大多数系统的缺省设置为20。你可以设置为5或者10。当出错时，listen()将会返回-1值。
当然，在使用系统调用listen()之前，我们需要调用bind()绑定到需要的端口，否则系统内核将会让我们监听一个随机的端口。所以，如果你希望监听一个端口，下面是应该使用的系统调用的顺序：
socket();
bind();
listen();
/*accept()goeshere*/
--------------------------------------------------------------------------------
accept()
系统调用accept()比较起来有点复杂。在远程的主机可能试图使用connect()连接你使用
listen()正在监听的端口。但此连接将会在队列中等待，直到使用accept()处理它。调用accept()
之后，将会返回一个全新的套接口文件描述符来处理这个单个的连接。这样，对于同一个连接
来说，你就有了两个文件描述符。原先的一个文件描述符正在监听你指定的端口，新的文件描
述符可以用来调用send()和recv()。
调用的例子如下：
#include<sys/socket.h>
intaccept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
第一个参数是正在监听端口的套接口文件描述符。第二个参数addr是指向本地的数据结构
sockaddr_in的指针。调用connect()中的信息将存储在这里。通过它你可以了解哪个主机在哪个
端口呼叫你。第三个参数同样可以使用sizeof(structsockaddr_in)来获得。
如果出错，accept()也将返回-1。下面是一个简单的例子：
下面，我们将可以使用新创建的套接口文件描述符new_fd来调用send()和recv()。
--------------------------------------------------------------------------------
send() 和recv()
系统调用send()的用法如下：
int send(int sockfd, const void* msg, int len, int flags);
第一个参数是你希望给发送数据的套接口文件描述符。它可以是你通过socket()系统调用返回的，也可以是通过accept()系统调用得到的。
第二个参数是指向你希望发送的数据的指针。
第三个参数是数据的字节长度。第四个参数标志设置为0。
下面是一个简单的例子：
char*msg="Beejwashere!";
intlen,bytes_sent;
..
len=strlen(msg);
bytes_sent=send(sockfd, msg, len, 0);
...
系统调用send()返回实际发送的字节数，这可能比你实际想要发送的字节数少。如果返回的字节数比要发送的字节数少，你在以后必须发送剩下的数据。当send()出错时，将返回-1。
系统调用recv()的使用方法和send()类似：
int recv(int sockfd, void* buf, int len, unsigned int flags);
第一个参数是要读取的套接口文件描述符。
第二个参数是保存读入信息的地址。
第三个参数是缓冲区的最大长度。第四个参数设置为0。
系统调用recv()返回实际读取到缓冲区的字节数，如果出错则返回-1。
这样使用上面的系统调用，你可以通过数据流套接口来发送和接受信息。
--------------------------------------------------------------------------------
sendto() 和recvfrom()
因为数据报套接口并不连接到远程的主机上，所以在发送数据包之前，我们必须首先给出目的地址，请看：
int sendto(int sockfd, const void* msg, int len, unsigned int flags,
conststruct sockaddr*to, inttolen);
除了两个参数以外，其他的参数和系统调用send()时相同。
参数to是指向包含目的IP地址和端口号的数据结构sockaddr的指针。
参数tolen可以设置为sizeof(structsockaddr)。
系统调用sendto()返回实际发送的字节数，如果出错则返回-1。
系统调用recvfrom()的使用方法也和recv()的十分近似：
int recvfrom(int sockfd, void* buf, int len, unsigned int flags
struct sockaddr* from, int* fromlen);
参数from是指向本地计算机中包含源IP地址和端口号的数据结构sockaddr的指针。
参数fromlen设置为sizeof(struct sockaddr)。
系统调用recvfrom()返回接收到的字节数，如果出错则返回-1。
--------------------------------------------------------------------------------
close() 和shutdown()
你可以使用close()调用关闭连接的套接口文件描述符：
close(sockfd);
这样就不能再对此套接口做任何的读写操作了。
使用系统调用shutdown()，可有更多的控制权。它允许你在某一个方向切断通信，或者切断双方的通信：
int shutdown(int sockfd, int how);
第一个参数是你希望切断通信的套接口文件描述符。第二个参数how值如下：
0—Furtherreceivesaredisallowed
1—Furthersendsaredisallowed
2—Furthersendsandreceivesaredisallowed(likeclose())
shutdown()如果成功则返回0，如果失败则返回-1。
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getpeername()
这个系统的调用十分简单。它将告诉你是谁在连接的另一端：
#include<sys/socket.h>
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr* addr, int* addrlen);
第一个参数是连接的数据流套接口文件描述符。
第二个参数是指向包含另一端的信息的数据结构sockaddr的指针。
第三个参数可以设置为sizeof(structsockaddr)。
如果出错，系统调用将返回-1。
一旦你获得了它们的地址，你可以使用inet_ntoa()或者gethostbyaddr()来得到更多的信息。
--------------------------------------------------------------------------------
gethostname()
系统调用gethostname()比系统调用getpeername()还简单。它返回程序正在运行的计算机的名字。系统调用gethostbyname()可以使用这个名字来决定你的机器的IP地址。
下面是一个例子：
#include<unistd.h>
int gethostname(char*hostname, size_t size);
如果成功，gethostname将返回0。如果失败，它将返回-1。
转载声明： 本文转自 http://edu.codepub.com/2010/0511/22630.php （C开发学院）
详细学习：http://www.cnblogs.com/RascallySnake/archive/2012/01/04/2312564.html
另外自己增加两个例子（TCP/UDP）以及大概说明TCP、UDP区别
1、TCP例子
程序功能：当client 链接server成功，便开始等待键盘输入向server发消息。
server收到消息，也向client回复消息。
如此反复，直到出错（一般关闭程序退出）
client
/*
* tcp.c
*
* Created on: 2016年7月27日
* Author: Andy_Cong
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
//send() is equivalent to write(2)
//On success, these calls return the number of characters sent
//on error -1 is returned,and errno is set appropriately
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc<3)
{
printf("argment: Program_name,Hostname,Port\n");
return -1;
}
//建立socket
int stid=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(stid==-1)
{
printf("socket fail :%s\n",strerror(errno));
return -1;
}
//定义一个ip地址结构
struct sockaddr_in addr;
int port=atoi(argv[2]);
addr.sin_family=AF_INET; //设置结构地址类型为TCP/IP地址
addr.sin_port=htons(port); //端口
//将字符串类型的IP地址转化为int，赋给s_addr结构成员
addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
//调用connect,將socket连接到结构addr指定的IP地址和端口号
if(connect(stid,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr))==-1)
{
printf("connect fail: %s\n",strerror(errno));
return -1;
}
//connect success
char buf[1024];
while(1)
{
memset(buf,0,sizeof(buf));
read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));//从键盘获取输入
ssize_t sd_size=send(stid,buf,sizeof(buf),0);
if(sd_size==-1)
{
printf("send fail: %s\n",strerror(errno));
return -1;
}
printf("client the number of characters is send:%d\n",(int)sd_size);
memset(buf,0,sizeof(buf));
ssize_t rd_size=recv(stid,buf,sizeof(buf),0);
if(rd_size==-1)
{
printf("recv fail: %s\n",strerror(errno));
break;
}
printf("client recv is:%s\n",buf);
printf("the number of characters is recved:%d\n",(int )rd_size);
}
close(stid);
return 0;
}
setsockopt函数学习： http://blog.youkuaiyun.com/chary8088/article/details/2486377
server
/*
* tcpserve.c
*
* Created on: 2016年7月27日
* Author: Andy_Cong
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc<2)
{
printf("argment: Program_name,Port\n");
return -1;
}
int stid=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(stid==-1)
{
printf("socket fail :%s\n",strerror(errno));
return -1;
}
//set IP可重用，setsockopt这个函数比较复杂
int on = 1;
if (setsockopt(stid, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) == -1)
{
printf("setsockopt failed %s\n", strerror(errno));
return EXIT_FAILURE;
}
printf("hello world\n");
struct sockaddr_in addr;
int port=atoi(argv[1]);
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(port);
//INADDR_ANY代表这个server上所有的地址，表示server 绑定本机所有ip
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
//bind
if (bind(stid, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == -1)
{
printf("bind failed %s\n", strerror(errno));
return EXIT_FAILURE;
}
//server端开始listen，
if (listen(stid, 20) == -1)
{
printf("listen failed %s\n", strerror(errno));
return EXIT_FAILURE;
}
char buf[1024];
int client_st = 0; //client端socket descriptor
struct sockaddr_in client_addr;//表示client端的IP地址
int i=0;
for(;i<5;++i) //最多链接5个client
{
socklen_t len=sizeof(client_addr);
memset(&client_addr,0,len);
client_st=accept(stid,(struct sockaddr *)&client_addr,&len);//阻塞等待client
if (client_st == -1)
{
printf("accept failed %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
printf("accept by %s\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
while (1)
{
memset(buf, 0, sizeof(buf));
int rc = recv(client_st, buf, sizeof(buf), 0); //recv是阻塞调用，
if (rc > 0) //接收来自client的消息
{//顺便发送一条消息给client
printf("the number of recv is %d\n",rc);
printf("server revc is %s\n", buf);
memset(buf, 0, sizeof(buf));
read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
send(client_st, buf, strlen(buf), 0);
}
else
{
//The return value will be 0
//when the peer has performed an orderly shutdown
if (rc == 0)
{
printf(" client socket closed\n");
}
else
printf(" recv failed %s\n", strerror(errno));
break;
}
}
close(client_st); //关闭client端socket
}
close(stid);
return 0;
}
运行结果：
2、UDP例子
(没有明确的client、server，因为不用connect)
程序功能： client向server不断发送消息，server接受来自client消息并且打印出来。
直到出错
client
/*
* udp.c
*
* Created on: 2016年7月28日
* Author: Andy_Cong
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
//ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
// const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
/*send( sockfd, buf, len, flags);
is equivalent to sendto(sockfd, buf, len, flags, NULL, 0);*/
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc<3)
{
printf("argument: Program、hostname、port\n");
return -1;
}
//arg1:AF_INET IPv4 Internet protocols
//arg2:SOCK_DGRAM Supports datagrams(UDP)
//arg3:generally set 0
//sucess the descriptor of socket will return ,on error -1 is returned
//set socket
int st=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(st==-1)
{
printf("socket fail%s\n",strerror(errno));
return -1;
}
//UDP broadcast(广播)
int on=1;
if(setsockopt(st,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(on))==-1)
{
printf("socked fail:%s\n",strerror(errno));
return -1;
}
//set the IP structure that will be sent
int myPort=atoi(argv[2]);
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr,0,sizeof(addr));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(myPort);
addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
//send message
char buf[1024];
while(1)
{
memset(buf,0,sizeof(buf));
read(STDIN_FILENO,buf,sizeof(buf));
ssize_t sd_size=sendto(st,buf,strlen(buf),0,
(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr));
if(sd_size==-1)
{
printf("sendto fail:%s\n",strerror(errno));
break;
}
printf(" the number of characters sent: %d\n",(int)sd_size);
}
close(st);
return 0;
}
server
/*
* udpserver.c
*
* Created on: 2016年7月28日
* Author: Andy_Cong
*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc < 2)
{
printf("argument: Program、Port\n");
return -1;
}
//set IP
int ser_id = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (ser_id == -1)
{
printf("socket fail%s\n", strerror(errno));
return -1;
}
//UDP broadcast(广播)
int on = 1;
if (setsockopt(ser_id, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on)) == -1) {
printf("socked fail:%s\n", strerror(errno));
return -1;
}
//set the IP structure that will be sent
int myPort = atoi(argv[1]);
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(myPort);
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//set bind
//bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起
if(bind(ser_id,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr))==-1)
{
printf("bind fail:%s\n",strerror(errno));
return -1;
}
//recv message
char buf[1024];
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t len=sizeof(client_addr);
while (1)
{
memset(buf,0,sizeof(buf));
memset(&client_addr,0,sizeof(client_addr));
if(recvfrom(ser_id,buf,sizeof(buf),0,
(struct sockaddr *)&client_addr,&len)==-1)
{
printf("recvform faid %s\n",strerror(errno));
break;
}
else
{
//inet_ntoa(client_addr) get client IP
printf("%s server recv is %s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),
buf);
}
}
close(ser_id);
return 0;
}
运行结果：
3、TCP、UDP区别
3.1、TCP有点
3.1.1、数据可靠、不重复
3.1.2、假如数据块过大（一次发送不出去），那么tcp将会拆分成更小块数据发出去，无需程序员处理
3.2、TCP缺点
3.2.1、需要保持一个链接，给系统带来开销大
3.2.2、传输效率低
3.3、UDP优点（优缺点基本跟TCP相反）
3.3.1、不需要保持一个链接
3.3.2、不会因为对方没有接受数据而带来系统开销
3.3.3、对网络带宽比比TCP小
3.4、UDP缺点
3.4.1、没办法保证数据正确传输出去（需要使用代码来监控）
3.4.2、程序员必须把大数据块分成小块发送出去
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