第一章 理解网络编程和socket
![INFO] 网络编程就是编写程序使用两台连网的计算机相互交换数据.
这就是整个网络编程的全部内容.我觉得不需要去详细的理解TCP/IP的细节.
下面我按我的理解这一章的内容.
如果我们想到在电脑上创建一个server端的软件,用来接收其它电脑上另一个程序通过网络发来的信息,应该如何做呢? 应该按下面的流程来做
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title: server socket 创建流程
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flowchart TD
step_1[1.创建socket,API:socket]
step_2[2.绑定端口与ip: bind]
step_3[3.开启监听 listen]
step_4[4.接受产生的socket: accept ]
step_1 --> step_2 --> step_3 --> step_4;
第一步创建 socket(插座)
如果我们家里需要网络通信,首先要有一个网络面板(网络插座)用来连接网络,然后才能通信. 同样我们也需要先创建一个socket,这个socket的作用就是用于后面的网络连接.
int socket(int domain,int type,int protocal)
具体参数的含义与理解见一下章节
第二步 bind函数
通过第一步我们创建了一个socket(插座),那么应该把它放在哪里呢? 其实就是根据哪些信息可以找到这个socket.
- 信息首先要能发送给电脑,也就是需要知道电脑的IP,一个电脑可以有多个IP.
比如这个电脑就有两个网口,(单网口也可以有多IP)
- 可以想像到一个电脑上能进行网络通信的软件有多个,那么就有很多个socket.
电脑为了和外部通信,创建了端口这个概念.
你可以把端口想像成电脑一个一个孔洞,每一个数据通过这个孔洞发流入进电脑,如何你的socket"安装"在这个端口上,那么就可以接收到这个数据了.
然后这个socket和还需要和某一端口绑定在一起.
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd,struct sockaddr_in * myaddr,socklen_t addrlen)
第三步: 激活监听,listen
现在我们有了一个socket,并把它放到了合适的位置(bind),接下就能通信了吗? 不能,还需要启用,激活它,就像家里弄了网络面板,网线,还需要网络公司给我们开通网络权限.
int listen(int sockfd,int backlog)
listen的其实是在socket创建一个监听队列,队列大小为backlog,每一个client请求连接后,就会加入到队列里,等待处理
第四步: accept,处理连接请求
int accept(int sockfd,struct sockaddr * addr ,socklen_t * addrlen);
上一步,可以接收连接,然后加入到队列里,但是还需要对这些队列里的内容进行处理.
accept的作用,从队列取出一个连接数据,然后创建一个socket.你可能会问,为什么又创建了一个socket,原来不是有一个吗?
首先我们要明确的知道一个概念,两个socket一在一起才能进行通信,或者说通信的两个电脑之间各有一个socket,不允许一socket对应多个socket.
第一个socket,我们的成为socket,我们称为server socket,它在同一时刻与一个client socket进行连接,然后接收到必要的信息之后.根据这些信息产生一个socket A.这个新的socket A已后只与这个client socket进行通信.
这个过程我们称为accept
server端代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
const int port = 8989; //端口
char message[] ="Hello World!";
void error_handle(char *message) {
printf("error: %s\n",message);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
//创建一个server 端的socket
// man 7 socket, man 2 socket
int serv_sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(serv_sock == -1) {
error_handle("socket() failed!");
return 1;
}
struct sockaddr_in serv_addr;
struct sockaddr_in clnt_addr;
//清空
// man 7 ip
memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));
//赋值
serv_addr.sin_family = AF_INET;
//host to network short
//short 16位 2字节
serv_addr.sin_port = htons(port);
//host to network long 4字节
// INADDR_ANY man 7 ip
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
// 第二步: bind 端口与ip
//通用套接字地址结构体sockaddr
if( bind(serv_sock,(struct sockaddr *)&serv_addr,sizeof(serv_addr) ) == -1) {
error_handle("bind() failed!");
return 1;
}
//第三步: 激活监听
if( listen(serv_sock,5) == -1) {
error_handle("listen() failed!");
return 1;
}
//第四步: 等待连接
socklen_t client_addr_size = sizeof(clnt_addr);
int clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr *) &clnt_addr,&client_addr_size);
if(clnt_sock == -1)
{
error_handle("accept() error!");
return 1;
}
write(clnt_sock,message,sizeof(message));
close(clnt_sock);
close(serv_sock);
return 0;
return EXIT_SUCCESS;
}
编译
gcc -g -o server 1-hello_world_server.c
测试
netcat -v 127.0.0.1 8989
结果
➞ netcat -v 127.0.0.1 8989
localhost [127.0.0.1] 8989 (sunwebadmins) open
Hello World!%
client端代码
client实现比较简单
- 创建socket
- 调用connect,与server socket进行连接
- 发送数据
- 接收返回的数据
- 结束client socket
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 8989
void error_handle(char *message)
{
printf("error: %s\n", message);
}
int main()
{
// 创建一个client 端的socket
// man 7 socket, man 2 socket
int clnt_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (clnt_sock == -1)
{
error_handle("socket() failed!");
return 1;
}
// 连接到服务器
struct sockaddr_in clnt_addr;
memset(&clnt_addr, 0, sizeof(clnt_addr));
clnt_addr.sin_family = AF_INET;
//inet_addr man 7 ip
clnt_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
clnt_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
if (connect(clnt_sock, (struct sockaddr *)&clnt_addr, sizeof(clnt_addr)) == -1)
{
error_handle("connect() failed!");
return 1;
}
// 发送数据
// send(clnt_sock, message, sizeof(message), 0);
// 接收数据
char buffer[1024];
int str_len = read(clnt_sock, buffer, sizeof(buffer) - 1);
if (str_len == -1)
{
error_handle("read() failed!");
return 1;
}
else
{
buffer[str_len] = '\0';
printf("Message from server: %s\n", buffer);
}
close(clnt_sock);
return 0;
}
运行结果
➞ ./1-hello_world_client.out
Message from server: Hello World!
inet_addr 函数
inet_addr 是一个用于将 IPv4 地址从点分十进制字符串表示转换为网络字节序的 32 位二进制值的函数。它在 Linux 和其他类 Unix 系统的网络编程中广泛使用。
man 3 inet_addr
函数原型：
#include <arpa/inet.h>
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
参数：
cp：以点分十进制格式表示的 IPv4 地址字符串，例如 "192.168.0.1"。
返回值：
- 成功时，返回转换后的 32 位网络字节序的 IPv4 地址。
- 失败时，返回
INADDR_NONE（通常为 -1）。
inet_addr 函数将点分十进制格式的 IPv4 地址字符串转换为网络字节序的 32 位二进制值。它执行以下步骤：
- 将点分十进制的 IPv4 地址字符串按照点号分隔符分割为四个部分，每个部分表示一个字节。
- 将每个部分转换为对应的整数值（0-255）。
- 将四个字节组合成一个 32 位的二进制值，并按照网络字节序排列。
例如，对于 IP 地址 "192.168.0.1"，inet_addr 函数将返回一个 32 位的整数值 0x0100A8C0（网络字节序）。
使用示例：
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
const char *ip_str = "192.168.0.1";
in_addr_t ip_addr = inet_addr(ip_str);
if (ip_addr == INADDR_NONE) {
printf("无效的 IP 地址\n");
} else {
printf("IP 地址的网络字节序表示: 0x%08X\n", ip_addr);
}
return 0;
}
输出：
IP 地址的网络字节序表示: 0x0100A8C0
需要注意的是，inet_addr 函数只支持 IPv4 地址的转换，对于 IPv6 地址，需要使用 inet_pton 函数进行转换。
另外，由于 inet_addr 函数不能处理格式错误的 IP 地址字符串，因此在实际使用中，通常推荐使用更加健壮和通用的 inet_pton 函数来进行 IP 地址的转换。
linux的文件操作
每一个程序都有多个文件描述符,从 0 到 1023，这些0,1,2文件描述符被称为标准输入、标准输出、标准错误。
这个文件描述符是由linux系统维护的.
int open(const char *pathname, int flags);
int close(int fd);
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);