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?
