1.1 安装套接字
套接字就是最基本的通话必须工具，我们可以简单的理解打电话需要电话机，那么套接字就是相当于电话机的存在。我们不需要了解网络具体怎样连接，就像电话机一样需要通过电话网来进行语音的传输，并不需要我们了解电话网。所以我们只需要掌握安装的套接字即可，但是相对普通的安装过程我们需要安装和分配IP。
1.1.1 调用socket函数开始进行安装
//套接字安装（电话机）#include<sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);//成功时返回文件描述符，失败时返回-1
1.1.2 调用bind函数分配地址
//给创建好的套接字分配地址和IP（绑定电话的IP）
#include<sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
//成功时返回0，失败时返回-1
1.1.3 调用listen函数进行连接
//listen函数就相当于电话连接的电话线
#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);//backlog为请求连接个数
//成功时返回0，失败时返回-1
1.1.4 调用accept函数进行通话
//调用accept函数进行对话
#include<sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
//成功时返回文件描述，失败时返回-1
1.1.5 总结
- 调用socket函数创建套接字
- 调用bind函数分配IP地址和端口号
- 调用listen函数转为可接收请求状态
- 调用accept函数受理连接请求
1.2 程序实现
1.2.1 构建打电话套接字
相比listen，该套接字主要用于请求连接，listen相当于电话线，connect就是拨打号码请求连接。
#include<sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
1.2.2 创建服务端程序
// hello_server
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
void error_handling(char *message);
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 message[] = "Hello World!";
if(argc!=2)
{
printf("Usage:%s<port>\n",argv[0]);
exit(1);
}
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(serv_sock == -1)
{
error_handling("socket() error!\n");
}
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]));
if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
error_handling("bind() error");
if(listen(serv_sock, 5) == -1)
error_handling("listen() error");
clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
if(clnt_sock == -1)
error_handling("accept() error");
write(clnt_sock, message, sizeof(message));
close(clnt_sock);
close(serv_sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);//Linux中标准输入输出设备，对应程序终端的屏幕
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
1.2.3 创建客户端程序
// hello_client
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
void error_handling(char *message);
int main(int argc, char *argv[])
{
int sock;
struct sockaddr_in serv_addr;
char message[30];
int str_len;
if(argc!=3)
{
printf("Usage : %s<IP> <port>\n",argv[0]);
exit(1);
}
sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sock == -1)
error_handling("socket() error");
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]));
if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
error_handling("connect() error");
printf("Message from server : %s \n", message);
close(sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
1.2.4 使用过程
使用过程都在Linux下。
先进行编译服务器端，然后绑定指定的端口：
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ gcc hello_server.c -o hello_server
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ ./hello_server xxxx
然后编译客户端，指定服务器端的IP和端口
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ gcc hello_client.c -o hello_client
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ ./hello_client xxx.xxx.xxx.xxx xxxx
Message from server:Hello World! #执行成功后，显示该回复
1.2.5 注意
上述的代码执行成功后，无法立即进行第二次运行，需要进行更改端口号，才能进行第二次操作。
1.3 基于Linux的文件操作
对于Linux而言，socket操作与文件操作没有区别。在Linux中，socket也被认为是文件的一种，因此在网络数据传输过程中自然可以使用文件I/O的相关函数。（Windows与Linux不同，要区分socket和文件。在Windows中需要调用特殊的数据传输相关函数）
1.3.1 打开文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
int open(const char *path, int flag);
//成功时返回文件描述，失败时返回-1
1.3.2 关闭文件
//该函数不仅可以关闭文件，还可以关闭套接字
#include<unistd.h>
int close(int fd);
//成功时返回0，失败时返回-1
1.3.3 将数据写入文件
#include<unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void * buf, size_t nbytes);//size_t是通过typedef声明的unsigned int类型，ssize_t则是signed int类型
//成功时返回写入的字节数，失败时返回-1
1.3.4 读取文件中的数据
#include<unistd.h>
ssize_t read(int fd, void * buf, size_t nbytes);
//成功时返回接收的字节数(但遇到文件结尾则返回0)，失败时返回-1
1.3.5 打开模式
| 打开模式 | 含义 |
|---|---|
| O_CREAT | 必要时创建文件 |
| O_TRUNC | 删除全部现有数据 |
| O_APPEND | 维持现有数据，保存到其后面 |
| O_RDONLY | 只读打开 |
| O_WRONLY | 只写打开 |
| O_RDWR | 读写打开 |
1.4 程序实现
1.4.1 将数据写入文件
//low_open.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
void error_handling(char *message);
int main(void)
{
int fd;
char buf[] = "Let's go!\n";
fd = open("data.txt", O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC);//文件打开为三者组合所以是创建空文件，并且只能写。若存在则清空该文件所有的数据
if(fd == -1)
error_handling("open() error!");
printf("file descriptor: %d \n", fd);
if(write(fd, buf, sizeof(buf))==-1)
error_handling("write() error!");
close(fd);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
#运行结果
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ gcc low_open.c -o low_open
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ ./low_open
file descriptor: 3
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ cat data.txt
Let's go!
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$
1.4.2 读取文件中的数据
//low_read.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#define BUF_SIZE 100
void error_handling(char *message);
int main(void)
{
int fd;
char buf[BUF_SIZE];
fd = open("data.txt", O_RDONLY);
if(fd == -1)
error_handling("open() error!");
printf("file descriptor: %d \n", fd);
if(read(fd, buf, sizeof(buf))==-1)
error_handling("read() error!");
printf("file data:%s", buf);
close(fd);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
#运行结果
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ gcc low_read.c -o low_read
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ ./low_read
file descriptor: 3
file data:Let's go!
1.4.3 文件描述符与套接字
//fd_seri.c
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
int main(void)
{
int fd1, fd2, fd3;
fd1 = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
fd2 = open("test.dat", O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC);
fd3 = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
printf("file descriptor 1:%d\n", fd1);
printf("file descriptor 2:%d\n", fd2);
printf("file descriptor 3:%d\n", fd3);
close(fd1);
close(fd2);
close(fd3);
return 0;
}
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ gcc fd_seri.c -o fd_seri
zhang@zhang-virtual-machine:/tmp/Ctest$ ./fd_seri
file descriptor 1:3 #描述符从3开始编号，因为前面是0，1，2是分配给标准I/O的描述符
file descriptor 2:4
file descriptor 3:5
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