linux下C语言编程日志（1）：基于TCP协议的服务器/客户端程序

  基于TCP协议的服务器/客户端程序

  首先我们看一下使用TCP协议进行网络通信的程序基本模型：服务器首先进行初始化操作：调用函数socket创建一个套接字，函数bind将这个套接字与服务器的公认地址绑定在一起，函数listen将这个套接字换成倾听套接字，然后调用函数accept来等待客户机的请求。过了一段时间后，客户机启动，调用socket创建一个套接字，然后调用函数connect来与服务器建立连接。连接建立之后，客户机和服务器通过读、写套接字来进行通信。

  熟练使用模型中的所有函数是编写网络程序的重要前提，下面我们就挑选几个重要的函数进行讲解，其它的可以参考linux的帮助手册。

Socket()函数原型为：

#include <sys/types.h> #include < sys/socket.h >   int socket(int domain,int type,int protocol);

参数domain指定要创建的套接字的协议簇，具体见表7-1；参数type指定套接字类型，具体见表7-2；参数protocol指定使用哪种协议。函数socket成功执行时，返回一个正整数，称为套接字描述符，否则返回－1，并设置errno为相应的错误类型。

表7-1 domain的取值及其含义

Flags	含义
AF_UNIX	UNIX协议簇，本机的进程通信时使用
AF_INET	Internet协议簇（TCP/IP）
AF_ISO	ISO协议簇

 

表7-2 type的取值及其含义

Flags	含义
SOCK_STREAM	流式套接字
AF_DGRAM	数据报套接字
AF_RAW	原始套接字

 

bind（）函数原型为：

#include <sys/types.h> #include < sys/socket.h >   int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr,int addrlen);

sockfd是调用socket返回的文件描述符；my_addr保存地址信息（端口和IP地址）；addrlen设置为套接字地址的长度，即sizeof(struct sockaddr)。函数bind成功执行时返回0；否则返回-1，并设置errno的错误类型。

 

connect()函数用来与远端服务器建立一个TCP连接，其函数原型为：

#include <sys/types.h> #include < sys/socket.h >   int connect(int sockfd,struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);

参数sockfd是调用socket返回的文件描述符；参数serv_addr指定远程服务器的套接字地址，包括端口和IP地址；参数addrlen设置为套接字地址的长度。函数connect成功执行时返回0；否则返回-1，并设置errno的错误类型。

 

从套接字读写数据的read()和write()函数原型为：

#include <sys/types.h> #include < sys/socket.h >   int read(int fd,char *buf,int len); int write(int fd,char *buf,int len);

参数fd指定读写操作的套接字描述符；函数read的参数buf指定接收数据缓冲区，函数write的参数buf指定发送数据缓冲区；参数len指定接收或发送的数据量大小。

 

  下面我们就利用前面的理论知识具体编写一个简单的基于TCP协议的服务器/客户端程序。

  服务器端程序server.c

/*************本程序用于创建服务端程序*****************/ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <netdb.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h>   int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd,new_fd; struct sockaddr_in server_addr; struct sockaddr_in client_addr; int sin_size,portnumber; char hello[]={"Hello! Are You Fine?/n"}; if(argc!=2) { printf("Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); }   if((portnumber=atoi(argv[1]))<0) { printf("Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); } /* 服务器端开始建立socket描述符 */ if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { printf("Socket error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } /* 服务器端填充 sockaddr_in结构 */ bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)); server_addr.sin_family=AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); /*IP地址转换为网络字节序*/ server_addr.sin_port=htons(portnumber); /*端口号转换为网络字节序*/ /* 捆绑sockfd描述符 */ if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))== -1) { printf("Bind error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } /* 监听sockfd描述符 */ if(listen(sockfd,5)==-1) /*5为请求队列的最大请求数*/ { printf("Listen error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } while(1) { /* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */ sin_size=sizeof(struct sockaddr_in); if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size ))==-1) { printf("Accept error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } /*inet_ntoa的作用是将一个32位Ipv4地址转换为相应的点分十进制数串*/ printf("Server get connection from %s/n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr)); /*相客户端发送hello字符数组的内容*/ if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1) { printf("Write Error:%s/n",strerror(errno)); exit(1); } /* 这个通讯已经结束 */ close(new_fd); }/* while结尾处*/ close(sockfd); exit(0); }

 

 

客户端程序client.c

#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <netdb.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd; char buffer[1024]; struct sockaddr_in server_addr; struct hostent *host; int portnumber,nbytes; if(argc!=3) { printf("Usage:%s hostname portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); } /*gethostbyname可以通过主机名称得到主机的IP地址*/ if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL) { printf("Gethostname error/n"); exit(1); } /*portnumber为端口号*/ if((portnumber=atoi(argv[2]))<0) { printf("Usage:%s hostname portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); } /* 客户程序开始建立 sockfd描述符 */ if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { printf("Socket Error:%s/a/n",strerror(errno)); exit(1); } /* 客户程序填充服务端的资料 */ bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family=AF_INET; server_addr.sin_port=htons(portnumber);/*主机字节序转换为网络字节序*/ server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr); /* 客户程序发起连接请求 */ if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1) { printf("Connect Error:%s/a/n",strerror(errno)); exit(1); } /* 连接成功了 */ if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1) { printf("Read Error:%s/n",strerror(errno)); exit(1); } buffer[nbytes]='/0'; printf("I have received:%s/n",buffer); /* 结束通讯 */ close(sockfd); exit(0); }

 

Makefile文件的编写

all:server client server:server.c gcc $^ -o $@ client:client.c gcc $^ -o $@ clear: rm –f server rm –f client

 

编译运行：

运行make后会产生两个程序server(服务器端)和client(客户端)。先运行：

./server portnumber&

 

其中可以让portnumber随便取一个大于1204且不在/etc/services中出现的号码，这里就用8888好了,然后运行：

./client localhost 8888

 

其运行结果是

Server get connection from 127.0 0.1 I have received：Hello! Are You Fine?

 

/*************本程序用于创建服务端程序*****************/ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <netdb.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h>   int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd,new_fd; struct sockaddr_in server_addr; struct sockaddr_in client_addr; int sin_size,portnumber; char hello[]={"Hello! Are You Fine?/n"}; if(argc!=2) { printf("Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); }   if((portnumber=atoi(argv[1]))<0) { printf("Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); } /* 服务器端开始建立socket描述符 */ if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { printf("Socket error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } /* 服务器端填充 sockaddr_in结构 */ bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)); server_addr.sin_family=AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); /*IP地址转换为网络字节序*/ server_addr.sin_port=htons(portnumber); /*端口号转换为网络字节序*/ /* 捆绑sockfd描述符 */ if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))== -1) { printf("Bind error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } /* 监听sockfd描述符 */ if(listen(sockfd,5)==-1) /*5为请求队列的最大请求数*/ { printf("Listen error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } while(1) { /* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */ sin_size=sizeof(struct sockaddr_in); if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size ))==-1) { printf("Accept error:%s/n/a",strerror(errno)); exit(1); } /*inet_ntoa的作用是将一个32位Ipv4地址转换为相应的点分十进制数串*/ printf("Server get connection from %s/n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr)); /*相客户端发送hello字符数组的内容*/ if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1) { printf("Write Error:%s/n",strerror(errno)); exit(1); } /* 这个通讯已经结束 */ close(new_fd); }/* while结尾处*/ close(sockfd); exit(0); }

 

 

客户端程序client.c

#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <netdb.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd; char buffer[1024]; struct sockaddr_in server_addr; struct hostent *host; int portnumber,nbytes; if(argc!=3) { printf("Usage:%s hostname portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); } /*gethostbyname可以通过主机名称得到主机的IP地址*/ if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL) { printf("Gethostname error/n"); exit(1); } /*portnumber为端口号*/ if((portnumber=atoi(argv[2]))<0) { printf("Usage:%s hostname portnumber/a/n",argv[0]); exit(1); } /* 客户程序开始建立 sockfd描述符 */ if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { printf("Socket Error:%s/a/n",strerror(errno)); exit(1); } /* 客户程序填充服务端的资料 */ bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family=AF_INET; server_addr.sin_port=htons(portnumber);/*主机字节序转换为网络字节序*/ server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr); /* 客户程序发起连接请求 */ if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1) { printf("Connect Error:%s/a/n",strerror(errno)); exit(1); } /* 连接成功了 */ if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1) { printf("Read Error:%s/n",strerror(errno)); exit(1); } buffer[nbytes]='/0'; printf("I have received:%s/n",buffer); /* 结束通讯 */ close(sockfd); exit(0); }

 

Makefile文件的编写

all:server client server:server.c gcc $^ -o $@ client:client.c gcc $^ -o $@ clear: rm –f server rm –f client

 

编译运行：

运行make后会产生两个程序server(服务器端)和client(客户端)。先运行：

./server portnumber&

 

其中可以让portnumber随便取一个大于1204且不在/etc/services中出现的号码，这里就用8888好了,然后运行：

./client localhost 8888

 

其运行结果是

Server get connection from 127.0 0.1 I have received：Hello! Are You Fine?