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Linux-C socket网络通信 03.25

news 2026/3/27 0:01:59

socket网络通信 03.25

整体结构类似

依然属于进程间的通信

网络三要素：

IP地址：确定网络中某一台计算机的位置

端口号：确定是哪个应用程序

通信协议：通信时，通信双方预定好的规则

应用程序是静态的，电脑运行起来就是进程

越往上，越偏向软件；越往下，越偏向硬件

数据从应用层开始，每向下一次，会打包一次，直至物理层

TCP：

1、通信时候一定要验证通信双方是否都在线（验证的是，客户端与对应的服务器是否都在线）

2、传输介质：流式IO(byte)

3、理论上，每一次的传输不会限制大小

UDP:

1、不用验证是否在线

2、传输介质：数据报文包

3、每次只能传输64KB

TCP牺牲效率，提高传输的稳定性；UDP牺牲稳定性，提升效率

在大部分使用情况下，TCP连接外网，UDP连接本机；UDP适合在不管对方是否在线的情况下使用

本机IP—网络回环地址：127.0.0.1

ping 127.0.0.1 ping给自己，再自己接收

IPV4:8个字节，

服务器：被动连接

客户端：主动发送请求

SOCKET分类：

•流式套接字（SOCK_STREAM）：流式的套接字可以提供可靠的、面向连接的通讯流。它使用了TCP协议。TCP 保证了数据传输的正确性和顺序性。

•数据报套接字（SOCK_DGRAM）：数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠，无差错。使用数据报协议UDP协议。

•原始套接字（SOCK_RAW）：原始套接字允许对低层协议如IP或ICMP直接访问，主要用于新的网络协议实现的测试等。

sockaddr套接字地址结构:

structsockaddr{unsignedshortsa_family;//address族, AF_xxxcharsa_data[14];//14 bytes的协议地址};//sa_family 一般来说， IPV4使用“AF_INET”。//sa_data 包含了一些远程电脑的地址、端口和套接字的数目，它里面的数据是杂溶在一起的

sockaddr_in地址结构:

structsockaddr_in{shortintsin_family;//Internet地址族unsignedshortintsin_port;//端口号structin_addrsin_addr;//Internet地址unsignedcharsin_zero[8];//添0(和struct sockaddr一样大小)};structin_addr{union{unsignedlongints_addr;}};

注：sockaddr和sockaddr_in两个数据类型是等效的，可以相互转换，通常使用sockaddr_in更为方便

sin_port----字节顺序转换函数:

四个函数的功能：网络字节顺序与本地字节顺序之间相互转换

•htons()——“Host to Network Short” –主机字节顺序转换为网络字节顺序（对无符号短型进行操作2bytes）

• htonl()——“Host to Network Long” –主机字节顺序转换为网络字节顺序（对无符号长型进行操作4bytes）

• ntohs()——“Network to Host Short”–网络字节顺序转换为主机字节顺序（对无符号短型进行操作2bytes）

• ntohl()——“Network to Host Long ”–网络字节顺序转换为主机字节顺序（对无符号长型进行操作4bytes）

之所以需要这些函数是因为计算机数据表示存在两种字节顺序：NBO与HBO。
网络字节顺序NBO（Network Byte Order）：
按从高到低的顺序存储，在网络上使用统一的网络字节顺序，可以避免兼容性问题(大端：低位存放在高字节)。
主机字节顺序（HBO，Host Byte Order）：
不同的机器HBO不相同，与CPU设计有关，数据的顺序是由cpu决定的,而与操作系统无关（小端：低位存放在低字节）。
如 Intel x86结构下,short型数0x1234表示为34 12, int型数0x12345678表示为78 56 34 12 。
如IBM power PC结构下,short型数0x1234表示为12 34, int型数0x12345678表示为12 34 56 78。
由于这个原因不同体系结构的机器之间无法通信,所以要转换成一种约定的数序,也就是网络字节顺序,其实就是如同power pc那样的顺序。在PC开发中有ntohl和htonl函数可以用来进行网络字节和主机字节的转换。

socket()函数：

功能：为了执行I/O，服务端和客户端必须先调用socket()，产生TCP套接字，作为TCP通信的传输端点；

返回：调用成功，则返回一个较小的非负整数，失败则返回-1；

intsocket(intfamily,inttype,intprotocol);//指明协议族family=AF_INET;//IPv4协议；family=AF_INET6;//IPv6协议；family=AF_ROUTE;//路由套接口。//指明产生套接字的类型type=SOCK_STREAM;//字节流套接口，TCP常用的形式；type=SOCK_DGRAM;//数据报套接口，UDP常用的形式 ；type=SOCK_RAW;//原始套接口//protocol是协议标志，一般在调用socket()时将其设置为0。(但如果是原始套接字，就需要为其指定一个常值)

bind()函数

功能：为调用socket()函数产生的套接字(socketfd)分配一个本地协议地址，建立地址与套接字(socketfd)的对于关系。

返回：该函数调用成功返回0，若出错则返回-1，并置错误号errno；

intbind(intsockfd,conststructsockaddr*server,socklen_len addrlen);//sockfd参数是套接字函数返回的套接字描述符；//server参数是指向特定于协议的地址结构的指针，指定用于通信的本地协议地址；//addrlen参数是指定该套接字地址结构的长度；

listen()函数

功能：将未连接的套接字转换成被动套接字，使它处在监听模式下，指示内核应接受发向该套接字(socketfd)的连接请求。

返回：调用成功返回0，若出错则返回-1，并置errno值；

intlisten(intsockfd,intbacklog);//sockfd参数是要设置的描述符；//backlog参数规定了请求队列中的最大连接数；

accept()函数

功能：使服务器接受客户端的连接请求。函数由 TCP 服务器调用，用于从已完成连接队列队头返回下一个已完成连接。如果已完成连接队列为空，那么进程被进入睡眠。

返回：调用成功：

（1）accept()函数的返回值，已连接套接字描述符；
（2）addr参数参会客户端的协议地址，包括IP地址和端口号等；
（3）addrlen参数返回客户端地址结构的大小。

如果调用失败则返回-1，并置errno值。

intaccept(intsockfd,structsockaddr*addr,socklen_t*addrlen);//sockfd参数是由sockfd()函数产生的套接字描述符，在调用accept()函数前，已经调用listen()函数将此套接字变成了监听套接字；//addr参数是用来返回连接对方（客户端）的套接字地址结构；//addrlen参数是用来返回连接对方的套接字的结构长度

connect()函数

功能：让TCP客户端使用来配置套接字，建立一个与TCP服务器的连接。（激发TCP的三次握手过程）

返回：调用成功后返回0，若出错则返回-1；

intconnect(intsockfd,conststructsockaddr*addr,socklen_t addrlen);//sockfd参数是有sockd()函数返回的套接字描述符；//addr参数是指向服务器的套接字地址结构的指针；//addrlen参数是该套接字地址结构的大小

close()函数

功能：关闭套接字，并立即返回到进程。

intclose(intsockfd);

特殊文件描述符号：

•标准输入STDIN_FILENO

•标准输出STDOUT_FILENO

•标准错误STDERR_FILENO

每个进程被加载后，默认打开0,1,2这三个文件描述符

htons()

头文件：#include <arpa/inet.h>

unsignedshortinthtons(unsignedshortinthostshort);

Server

#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>using namespace std;intmain(){structsockaddr_ins_addr;intlen=0;charbuf[50]={0};intsocketfd=0;intacceptfd=0;intclient_num=0;socketfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd==-1){perror("socket error");}else{s_addr.sin_family=AF_INET;//ipv4s_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//Internet地址s_addr.sin_port=htons(10086);len=sizeof(s_addr);if(bind(socketfd,(structsockaddr*)&s_addr,len)==-1){perror("bind error");}sleep(1);if(listen(socketfd,10)==-1)//监听，判断 请求队列中的最大连接数为10{perror("listen error");}cout<<"ready OK"<<endl;//网络通道准备好了while(1)//死循环，保证服务器长时间运行{cout<<"wait"<<endl;acceptfd=accept(socketfd,NULL,NULL);//等待客户端上线，阻塞式函数，没有响应，会一直在//返回客户端的IP地址cout<<"client line succuss --- acceptfd="<<acceptfd<<endl;//网络只能从4开始，0 1 2分别表示操作系统标准输入、输出、报错；3是文件IO操作时候文件描述符号client_num++;if(!fork())//开辟子进程进行后续工作{while(1){read(acceptfd,buf,sizeof(buf));printf("Get msg from client%d: %s\n",client_num,buf);bzero(buf,sizeof(buf));}}}}close(socketfd);return0;}

Client

#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<stdio.h>#include<string.h>using namespace std;intmain(){structsockaddr_ins_addr;intlen=0;intsocketfd=0;charbuf[50]={0};//socketfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(socketfd==-1){perror("socket error");}else{s_addr.sin_family=AF_INET;s_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//本机回环ip地址即虚拟机ip 192.168.136.0s_addr.sin_port=htons(10086);len=sizeof(s_addr);//客户端向服务器发送连接请求if(connect(socketfd,(structsockaddr*)&s_addr,len)==-1){perror("connect error");}else{cout<<"connect success"<<endl;while(1){cin>>buf;write(socketfd,buf,sizeof(buf));}}}close(socketfd);return0;}