【网络编程】实现服务器端和客户端的通讯的简单程序

套接字是什么？

服务端接受连接请求的套接字创建过程可分为以下4步：

1、调用socket创建套接字

2、调用bind函数分配IP地址和端口号

3、调用listen函数转换为可接受请求状态

4、调用accept函数受理连接请求

1、调用socket创建套接字

serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

使用 socket() 函数创建一个新的套接字，并将其赋值给变量 serv_sock。

• PF_INET：这个参数指定了套接字的地址族，即协议族。在这里，PF_INET 表示使用 IPv4 地址族。PF_INET 是套接字编程中常用的地址族之一，用于创建基于 IPv4 的套接字。
• SOCK_STREAM：这个参数指定了套接字的类型，即套接字的通信方式。在这里，SOCK_STREAM 表示创建一个流式套接字，它是一种可靠的、面向连接的、基于 TCP 协议的套接字。流式套接字提供了可靠的、双向的、面向字节的数据传输，适用于需要可靠数据传输的场景，如文件传输、视频流传输等。
• 0：这个参数通常被称为协议参数，用于指定要使用的具体协议。在这里，由于我们使用的是 SOCK_STREAM 类型的套接字，所以传入 0 表示让系统自动选择使用默认的协议，即 TCP 协议。

2、调用bind函数分配IP地址和端口号

memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

1. serv_addr.sin_family = AF_INET;设置套接字地址结构的地址族为 AF_INET，表示使用 IPv4 地址族。
2. serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);将套接字地址结构中的 IPv4 地址设置为 INADDR_ANY。INADDR_ANY 是一个特殊的 IPv4 地址常量，表示接受来自任意网络接口的连接请求。htonl() 函数用于将主机字节序转换为网络字节序，因为 sin_addr.s_addr 是以网络字节序存储的。
3. serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));将套接字地址结构中的端口号设置为命令行参数 argv[1] 中指定的端口号。argv[1] 是一个字符串，需要通过 atoi() 函数将其转换为整数形式，然后再使用 htons() 函数将端口号转换为网络字节序，因为 sin_port 是以网络字节序存储的。

这段代码的作用是将服务器套接字地址结构 serv_addr 初始化为一个特定的值，以便后续在代码中使用该地址结构绑定到服务器套接字上，从而指定服务器监听的地址和端口。

bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

这行代码调用了 bind() 函数，将服务器套接字 serv_sock 绑定到指定的地址上。

• bind() 函数用于将一个套接字绑定到一个特定的地址和端口上。
• serv_sock 是要绑定的套接字，即服务器套接字。
• (struct sockaddr*)&serv_addr 将服务器套接字地址结构 serv_addr 强制转换为 struct sockaddr* 类型的指针，这是因为 bind() 函数接受的地址参数类型为 struct sockaddr*。
• sizeof(serv_addr) 给出了套接字地址结构的大小，即要绑定的地址结构的字节数。

3、调用listen函数转换为可接受请求状态

listen(serv_sock, 5);

这行代码调用了 listen() 函数，用于设置服务器套接字 serv_sock 开始监听客户端的连接请求。

• listen() 函数用于将一个套接字设置为被动模式，开始监听客户端的连接请求。
• serv_sock 是要监听的服务器套接字。
• 5 是一个参数，表示服务器套接字的连接队列的长度。连接队列用于存放等待被服务器接受的客户端连接请求。如果连接队列已满，新的连接请求将被拒绝。通常情况下，这个参数的值会根据实际需要来设定，通常取值为 5 或 10。

4、调用accept函数受理连接请求

clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);

这段代码调用了 accept() 函数，用于接受客户端的连接请求，并创建一个新的套接字 clnt_sock 用于与客户端进行通信。

1. clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
   • 这行代码调用了 accept() 函数，接受客户端的连接请求，并创建一个新的套接字 clnt_sock 用于与客户端进行通信。
   • serv_sock 是服务器套接字，用于监听客户端的连接请求。
   • (struct sockaddr*)&clnt_addr 是一个指向客户端地址结构的指针，clnt_addr 是用于存储客户端地址信息的变量。accept() 函数将会把客户端的地址信息填充到 clnt_addr 中。
   • &clnt_addr_size 是一个指向整数的指针，用于传递客户端地址结构的大小给 accept() 函数。在函数调用完成后，clnt_addr_size 将被更新为客户端地址结构的实际大小。

通过这段代码，服务器将会阻塞等待客户端的连接请求。一旦有客户端连接进来，accept() 函数将会返回一个新的套接字 clnt_sock，用于与客户端进行通信，并且客户端的地址信息将会填充到 clnt_addr 中。

完整代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>int main(int argc, char *argv[]) {int serv_sock;int clnt_sock;struct sockaddr_in serv_addr;struct sockaddr_in clnt_addr;socklen_t clnt_addr_size;char msg[] = "Hello world!\n";serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));listen(serv_sock, 5);clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);write(clnt_sock, msg, sizeof(msg));close(clnt_sock);close(serv_sock);return 0;
}

客户端创建套接字

客户端的套接字只有创建和发送连接请求两个步骤

1、调用socket函数创建套接字

2、调用connect函数向服务器端发送连接请求

（创建socket前边已经介绍，这里只介绍connect函数）

2、调用connect函数向服务器端发送连接请求

connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

sock 是客户端套接字，即客户端用于与服务器通信的套接字。

(struct sockaddr*)&serv_addr 是指向服务器地址结构的指针，即服务器的地址信息。

sizeof(serv_addr) 给出了服务器地址结构的大小，即要连接的地址结构的字节数。

通过调用 connect() 函数，客户端套接字 sock 将会尝试连接到指定的服务器地址 serv_addr 上。如果连接成功，客户端将会与服务器建立起连接，可以进行数据交换。如果连接失败，则通常会返回一个错误码，表示连接过程中出现了问题。

需要注意的是，connect() 函数通常会阻塞等待，直到连接成功建立或者连接过程中出现错误。因此，如果需要非阻塞地发起连接，可以使用非阻塞的套接字操作或者使用多线程/多进程技术。

完整程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>int main(int argc, char *argv[]) {int sock;struct sockaddr_in serv_addr;char msg[30];int str_len;sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));read(sock, msg, sizeof(msg) - 1);printf("%s", msg);close(sock);return 0;
}

打开两个终端，分别编译和运行服务器端程序和客户端程序

# 先编译和运行服务器端
gcc hello_server.c -o hserver
./hserver 10087  # 端口号随便填，但是两边要一致# 然后编译运行客户端
gcc hello_client.c -o hclient
./hclient 127.0.0.1 10087  # 端口号随便填，但是两边要一致

运行完客户端的程序，就能看到打印 Hello world!了。