本文详细讲解了服务器与客户端之间的TCP通信流程，包括服务器的socket()到close()操作，以及客户端的connect()和数据交互。通过实例演示了字符串长度响应、时间服务器和文件下载功能。同时提到了如何使用多线程实现双向通信，以实现实时数据交换。
tcp流程
服务器：socket() --> bind() --> listen() --> accept() --> read/write or recv/send–>close()
客户端：socket() --> connect() --> read/write or recv/send -->close()
测试例子：
1.客户端给服务器发送一个字符串，服务器返回给客户端这个字符串的长度 。
2.实现一个时间服务器，客户端发送time，服务器返回当前时间。
3.如果客户端发送get 1.txt的请求，服务器获取文件内容后，发送给客户端 。
服务器：
/*===============================================
* 文件名称：server.c
* 创 建 者： xm
* 创建日期：2022年08月16日
* 描 述：
================================================*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
void fun_work1(char *str,int connfd);//例子1
void fun_work2(int connfd);//例子2
int fun_work3(int connfd);//例子3
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd<0)
{
perror("socket");
return -1;
}
//端口复用函数，为解决端口号被系统占用的情况（如由强制关闭服务器引起）
int on=1;
int k=setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
if(k==-1)
{
perror("setsockopt");
return -1;
}
struct sockaddr_in server_addr={0};
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(9000);
//server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("0.0.0.0");//能匹配本机所有ip地址
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//也可以用宏,相当于0.0.0.0
int len_ser=(int)sizeof(server_addr);
if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&server_addr,len_ser)==-1)
{
perror("bind");
return -1;
}
if(listen(sockfd,10)==-1)
{
perror("listen");
return -1;
}
struct sockaddr_in client_addr={0};
int len_cli=sizeof(client_addr);
while(1)//循环服务器,解决客户端强制关闭导致服务器死循环或者直接退出的情况
{
printf("wait a client....\n");
int connfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&len_cli);
if(connfd<0)
{
perror("accept");
return -1;
}
printf("client ip:%s client port:%d\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));
//收发数据
char buf[64]={0};
while(1)
{
int m=read(connfd,buf,64);
if(m<0)
{
perror("read");
return -1;
}
else if(m==0)//客户端关闭,客户端用ctrl+c强制退出也算关闭
{
close(connfd);
break;
}
printf(">%s\n",buf);
int ret;
if(strcmp(buf,"time")==0)//例子2
{
fun_work2(connfd);
}
else if(strcmp(buf,"get 1.txt")==0)//例子3
{
ret=fun_work3(connfd);
}
else
{
fun_work1(buf,connfd);//例子1
}
memset(buf,0,64);
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
void fun_work1(char *buf,int connfd)
{
char *str=buf;
sprintf(str,"%ld",strlen(str));
write(connfd,str,strlen(str));
}
void fun_work2(int connfd)
{
char buf[64]={0};
time_t mytime;
time(&mytime);
char *str=ctime(&mytime);
strcpy(buf,str);
write(connfd,buf,strlen(buf));
}
int fun_work3(int connfd)
{
int cp_fd=open("./../1.txt",O_RDONLY);
if(cp_fd<0)
{
perror("open");
return -1;
}
int m,ret;
char buf[64]={0};
while((m=read(cp_fd,buf,64))>0)
{
ret=write(connfd,buf,m);
if(ret<0)
{
perror("write");
return -1;
}
fputs(buf,stdout);
}
printf("获取1.txt文件成功\n");
close(cp_fd);
}
客户端：
/*===============================================
* 文件名称：client.c
* 创 建 者： xm
* 创建日期：2022年08月16日
* 描 述：
================================================*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int client_work1(int sockfd);//例子1
int client_work2(int sockfd);//例子2
int client_work3(int sockfd);//例子3
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建套接字
if(sockfd<0)
{
perror("socket");
return -1;
}
struct sockaddr_in client_addr={0};
client_addr.sin_family=AF_INET;
client_addr.sin_port=htons(9000);//要连接的服务器的端口号
//client_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("0.0.0.0");//能匹配本机所有ip地址
client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//也可以用宏,相当于0.0.0.0
int len_cli=(int)sizeof(client_addr);
if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,len_cli)==-1)
{
perror("connect");
return -1;
}
printf("client ip:%s client port:%d\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port));
//收发数据
char buf[64]={0};
while(1)
{
printf("\n--------特殊功能关键字--------\n");
printf("----quit---- 关闭客户端\n");
printf("----time---- 查看当前时间\n");
printf("----get 1.txt---- 下载文件测试\n");
printf("input:\n");
fgets(buf,64,stdin);
buf[strlen(buf)-1]='\0';//去掉换行符
int m=write(sockfd,buf,64);
if(m<0)
{
perror("write");
return -1;
}
else if(strcmp(buf,"quit")==0)//客户端关闭
{
break;
}
if(strcmp(buf,"time")==0)
{
if(client_work2(sockfd)<0)//例子2
{
perror("work2");
return -1;
}
}
else if(strcmp(buf,"get 1.txt")==0)//例子3
{
if(client_work3(sockfd)<0)
{
perror("work3");
return -1;
}
}
else
{
if(client_work1(sockfd)<0)//例子1
{
perror("work1");
return -1;
}
}
memset(buf,0,64);
}
close(sockfd);
return 0;
}
int client_work1(int sockfd)
{
char buf[64];
int m=read(sockfd,buf,64);
if(m<0)
{
perror("read");
return -1;
}
printf("字符串长度 %s\n",buf);
return 0;
}
int client_work2(int sockfd)
{
char buf[64];
int m=read(sockfd,buf,64);
if(m<0)
{
perror("read");
return -1;
}
printf("时间 %s\n",buf);
return 0;
}
int client_work3(int sockfd)
{
char buf[64]={0};
int cp_fd=open("1.txt",O_RDWR|O_CREAT,0664);
if(cp_fd<0)
{
perror("open");
return -1;
}
int m=-1;
while((m=read(sockfd, buf, 64))>0)
{
write(cp_fd,buf,64);
memset(buf,0,64);
if(m<64)break;
}
printf("获取1.txt文件成功\n");
close(cp_fd);
return 0;
}
上述的程序并不能实现真正的双向通信，因为服务器的接收和发送是按照严格顺序进行，在接收数据阻塞时，无法实现服务器向客户端发送功能，客户端也是同理。为了能够让数据收发之间互不影响，实现双向通信的TCP客户/服务器，就需要借助多进程或者多线程的方式。以下为采用多线程的方式实现双向通信：
服务器：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *send_data(void *arg);
int main(int argc, const char *argv[])
{
//1.创建套接字
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
return -1;
}
//端口复用函数，为解决端口号被系统占用的情况（如由强制关闭服务器引起）
int on=1;
int k=setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
if(k==-1)
{
perror("setsockopt");
return -1;
}
//2. 绑定服务器的IP地址和端口号
struct sockaddr_in serveraddr = {0};
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(9999);
//serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0");
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int len = sizeof(serveraddr);
int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, len );
if(ret == -1)
{
perror("bind");
return -1;
}
//3.设置监听套接字
ret = listen(sockfd, 10);
if(ret == -1)
{
perror("listen");
return -1;
}
//4.等待客户端连接, 返回一个新的套接字（connfd:收发数据）
//accept(sockfd, NULL, NULL);
struct sockaddr_in clientaddr = {0};
int n = sizeof(clientaddr);
while(1)//循环服务器,解决客户端关闭导致服务器死循环或者直接退出的情况
{
printf("wait a client....\n");
int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &n);
if(connfd < 0)
{
perror("accept");
return -1;
}
printf("client ip:%s client port:%d\n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), ntohs(clientaddr.sin_port));
pthread_t tid;
pthread_create(&tid,NULL,send_data,(void*)&connfd);//创建子线程，用于数据发送
pthread_detach(tid);
//收发数据
char buf[64] = {0};
while(1)
{
int m = recv(connfd, buf, 64,0);
if(m < 0)
{
perror("read");
return -1;
}
else if(m == 0) //客户端关闭
{
close(connfd);
break;
}
printf("message:%s\n", buf);
memset(buf, 0, 64); //数组清零
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
void *send_data(void *arg)//服务器发送数据--子线程
{
int nfd=*(int*)arg;
char buf[1024]={0};
while(1)
{
fgets(buf,1024,stdin);
buf[strlen(buf)-1]='\0';
send(nfd,buf,strlen(buf),0);
}
close(nfd);
}
客户端：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *recv_data(void *arg);
int main(int argc, const char *argv[])
{
//1.创建套接字
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
return -1;
}
//2. 连接服务器（IP，PORT）
struct sockaddr_in serveraddr = {0};
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(9999);
serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0");
//serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int len = sizeof(serveraddr);
int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, len );
if(ret == -1)
{
perror("connect");
return -1;
}
pthread_t tid;
pthread_create(&tid,NULL,recv_data,(void*)&sockfd);//创建子线程，用于数据接收
pthread_detach(tid);
char buf[64] = {0};
while(1)
{
fgets(buf,64,stdin);
buf[strlen(buf)-1]='\0';
send(sockfd, buf, strlen(buf),0);
memset(buf, 0, 64); //数组清零
}
close(sockfd);
return 0;
}
void *recv_data(void *arg)
{
int sockfd=*(int*)arg;
char buf[1024]={0};
while(1)
{
int n=recv(sockfd,buf,sizeof(buf),0);
if(n<=0)
{
perror("read");
return NULL;
}
printf("%s\n",buf);
memset(buf,0,sizeof(buf));
}
}
注意在运行可执行文件时要链接pthread库
例如：
gcc tcp_server.c -lpthread -o tcp_ser
gcc tcp_client.c -lpthread -o tcp_cli
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