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网络编程第一课

0voice第一课 https://github.com/0voice

今日学习:网络通信IO

网络通信的核心是通过系统提供的socket套接字实现的。socket和c语言中文件操作的本质类似,在c语言中,通过fopen、fclose、fread、fwrite实现了对文件的操作,socket类似于fopen函数,创建一个文件(即套接字),然后可以往该“文件”中写入相关的内容。socket包含三个参数,分别是协议族、文件类型和协议,返回值为fd,类似于fopen中的文件指针,通过fd对套接字进行io操作。

#include<sys/socket.h>     			//socket所需要的头文件sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

创建了socket后,需要将该socket和对应的地址进行绑定,通信的本质在于不同的地址之间信息的传送,socket提供了一个接口,现在还需要该接口和某个具体的网络地址进行绑定才可以实现通信。

#include<netinet/in.h>  //socketaddr_in 需要的头文件//   地址需要专用的结构体 struct socketaddr_in 来定义
//   其具体结构如下:struct sockaddr_in {			sin_family;					//协议族sin_port;					//端口struct in_addr sin_addr;	//IP地址
}
struch in_addr{s_addr;
}//在服务器端建立一个socketadd类型的地址
struct socketaddr_in server_addr;
server_addr.family = AF_INET;      					//使用ipv4协议族
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//自动获取本机的IP地址,并使用htonl转换格式
server_addr.sin_port = htons(2000);					//要绑定的端口号,使用htons转换

获取到了通信地址和socket的fd后,需要将两个进行绑定。

//bind函数
//三个参数// sockfd : 创建socket后反回的fd号,即要绑定的“文件”
// servaddr: IP地址的指针 注意,要把sockaddr_in的指针类型,转换为socketaddr指针类型
//size: IP地址的大小,该参数可以用来判断属于哪个协议族。bind(sockfd, servaddr, size)

绑定之后,就可以监听该端口的信息了,使用listen函数

进入listen之后,就可以被连接了

//sockfd: 绑定后监听端口的对应的fd
//backlog:确定连接请求队列的长度,达到该数量后,新的请求不再接受。
listen(sockfd, 10);

连接之后,可以收到客户端的发送的信息,但是无法显示出来,所以需要accept函数--用于接收客户端发送的信息

//建立客户端
//返回的新套接字是专门用于和当前连接的客户端通信的,
//所有后续的读写操作都需要通过这个新的套接字进行,而原来的监听套接字(sockfd)继续监听新的连接请求。struct sockaddr_in clientaddr;
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr));accept是阻塞的,即它会一直等待,直到有客户端连接请求。如果没有请求,程序将停留在此函数调用//通过recv()函数来接受信息
//buf:指向接收缓冲区的指针,用于存储从套接字读取到的数据
//len接收缓冲区的大小(以字节为单位)。recv() 会尝试最多读取 len 字节的数据
recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
//返回值
//返回实际接收到的字节数(ssize_t),即读取的数据大小。
//如果返回值为 0,表示连接已关闭(对于流式套接字)。

注意sockfd 和 clientfd 的区别:只要bind之后,只有一个sockfd,代表监听的端口。

但是被监听的端口可能同时有很多客户端发送信息,对于每个服务端,都需要使用accept来重新建立一个socket套接字来传送信息,之后可以基于此fd进行recv和send操作。

int client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &len);
printf("accept finished!");char buffer[1024];
int count = recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
printf("recv: %s", buffer);
count = send(client_fd, buffer, count, 0);
print("send: %d", count);

recv更像是c语言文件操作中的fread;而send更像是fwrite函数。

总结:

网络io操作的流程如下:

首先建立socket的fd号,将该fd号与地址和端口进行bind;

服务器端可以根据此fd号对这个端口进行listen监听,并维系一个连接队列;

服务器端使用accept与不同的客户端进行连接,连接成功后生成新的socket的fd号,根据此fd号对其进行读/写(即recv和send)操作。

一些心得:

今天的课程涉及到了计算机网络里tcp相关的内容,操作系统中阻塞相关的内容。这些知识本身并不陌生,之前在课堂也都学习过,知识点都理解,只是上手代码,由于不是特别熟悉,还是有点吃力的,需要每一个函数都要去查,包括参数、返回值之类的,计划2小时学完,其实花了很久来上手,大概四小时左右,代码的实现看了两遍,结合gpt搞懂了。虽然时间久,还是很有成就感的。希望越来越熟悉,加快学习的速度。

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