基础知识部分：http://www.cnblogs.com/Jimmy1988/p/7839940.html

1. 基本流程

Process Client Server Comment
socket() 创建socket文件描述符 同← 通信双方都需建立
socket文件描述符是应用层通信接口
bind() 可选
一般不绑定，由内核自动分配		 必选
IP地址不能为公网地址
远程：一般设置为"0.0.0.0"或 INADDR_ANY
局域网:可设置为内网地址		 详细可见:
https://www.cnblogs.com/ok-lanyan/articles/2634242.html
Listen() 可选，一般不监听 必选
使socket处于监听网络状态		 阻塞等待
connect() 向服务端发起链接请求   包含目标主机的IP和Port
accept()   服务端接受链接请求
接受链接后，使用一个新的socket描述符，
使服务端可接受多个链接		 可以提取客户端的IP和Port
Send/Recv() 进行数据包的发送和接受 同← socket同样可以认为是文件，
可以直接read/write()
close() 关闭socket链接 同← 可以分开关闭读/写操作

2. API

1). Socket()

  1. #include <sys/socket.h>
  3. int socket(int domain, int type, int protocol)
  5. /* Return Value:
  6.  * If successed: A file descriptor for new socket
  7.  * else : -1
  8.  */

①. domain:

用于选择本次通信的协议簇(地址簇)；

其详细定义见 /usr/include/bits/socket.h, 常用的宏如下：

Name Purpose Man page
AF_UNIX,
AF_LOCAL		 Local communication unix(7)
AF_INET IPv4 Internet protocols ip(7)
AF_INET6 IPv6 Internet protocols ipv6(7)
AF_IPX IPX - Novell protocols
AF_NETLINK Kernel user interface device netlink(7)

②. type

协议类型

详细信息见/usr/include/bits/socket_types.h,常用的如下：

Type Purpose
SOCK_STREAM Provides sequenced, reliable, two-way, connection-based byte streams.
An out-of-band data transmission mechanism may be supported.
SOCK_DGRAM Supports datagrams (connectionless,
unreliable messages of a fixed maximum length).

③. protocol

一般由系统自动选择，通常设置为0

2). bind()

当使用socket()创建一个socket后，存在着一个name space，但是没有内存地址与其关联；

本函数的目的就是为了分配内存地址给socket

  1. #include <sys/socket.h>
  3. int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)
  5. /* Return Value:
  6.  * If successsed: 0
  7.  * else: -1
  8.  */

①. socktfd

socket()函数返回的socket文件描述符

②. addr

分配给socket的地址空间首地址；

根据协议的不同，结构体定义不同,可以使用man 7 ip/ipv6/etc..查看；

一般的定义形式如下：

  1. /* Structure describing a generic socket address.  */
  2. struct sockaddr
  3.   {
  4.     __SOCKADDR_COMMON (sa_);    /* Common data: address family and length.  */
  5.     char sa_data[14];       /* Address data.  */
  6.   };
  8. /*IF flags = AF_INET, 即IPv4*/
  9. struct sockaddr_in {
  10.                sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
  11.                in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */
  12.                struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
  13.            };
  15.            /* Internet address. */
  16.            struct in_addr {
  17.                uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
  18.            };

③. addrlen

地址长度，一般使用sizeof(xx)

3). Listen()

  1. #include <sys/socket.h>
  3. int listen(int sockfd, int backlog)
  5. /*
  6.  * backlog: 请求排队的最大长度
  7.  */
  9. /* Return Value
  10.  * If successed: 0
  11.  * else: -1
  12.  */

4). connect()

  1. #include <sys/socket.h>
  3. int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
  5. /* Return Value
  6.  * If successed: 0
  7.  * else: -1
  8.  */

5). accept()

  1. int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
  3. /* Return Value
  4.  * If successed: 有效的接收到的socket描述符
  5.  * else: -1
  6.  */

6). read/write()

读写时，可以把socket看成普通文件，因此读写的方式与普通文件相同：

  1. #include <unistd.h>
  3. ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
  4. ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

7). send/recv()

针对面向连接的socket的读写操作

  1. #include <sys/socket.h>
  3. ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
  4. ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
  6. /* Arguments:
  7.  * 1. buf: 数据存放位置
  8.  * 2. len: 数据发送/接收大小
  9.  * 3. flags: 见下面
  10.  */
  12. /* Return Value
  13.  * If successed: 发送/接收的数据量
  14.  * else: -1
  15.  */

**flags: **

  1. enum
  2.   {
  3.     MSG_OOB     = 0x01, /* Process out-of-band data.  */
  4. #define MSG_OOB     MSG_OOB
  5.     MSG_PEEK        = 0x02, /* Peek at incoming messages.  */
  6. #define MSG_PEEK    MSG_PEEK
  7.     MSG_DONTROUTE   = 0x04, /* Don't use local routing.  */
  8. #define MSG_DONTROUTE   MSG_DONTROUTE
  9. #ifdef __USE_GNU
  10.     /* DECnet uses a different name.  */
  11.     MSG_TRYHARD     = MSG_DONTROUTE,
  12. # define MSG_TRYHARD    MSG_DONTROUTE
  13. #endif
  14.     MSG_CTRUNC      = 0x08, /* Control data lost before delivery.  */
  15. #define MSG_CTRUNC  MSG_CTRUNC
  16.     MSG_PROXY       = 0x10, /* Supply or ask second address.  */
  17. #define MSG_PROXY   MSG_PROXY
  18.     MSG_TRUNC       = 0x20,
  19. #define MSG_TRUNC   MSG_TRUNC
  20.     MSG_DONTWAIT    = 0x40, /* Nonblocking IO.  */
  21. #define MSG_DONTWAIT    MSG_DONTWAIT
  22.     MSG_EOR     = 0x80, /* End of record.  */
  23. #define MSG_EOR     MSG_EOR
  24.     MSG_WAITALL     = 0x100, /* Wait for a full request.  */
  25. #define MSG_WAITALL MSG_WAITALL
  26.     MSG_FIN     = 0x200,
  27. #define MSG_FIN     MSG_FIN
  28.     MSG_SYN     = 0x400,
  29. #define MSG_SYN     MSG_SYN
  30.     MSG_CONFIRM     = 0x800, /* Confirm path validity.  */
  31. #define MSG_CONFIRM MSG_CONFIRM
  32.     MSG_RST     = 0x1000,
  33. #define MSG_RST     MSG_RST
  34.     MSG_ERRQUEUE    = 0x2000, /* Fetch message from error queue.  */
  35. #define MSG_ERRQUEUE    MSG_ERRQUEUE
  36.     MSG_NOSIGNAL    = 0x4000, /* Do not generate SIGPIPE.  */
  37. #define MSG_NOSIGNAL    MSG_NOSIGNAL
  38.     MSG_MORE        = 0x8000,  /* Sender will send more.  */
  39. #define MSG_MORE    MSG_MORE
  40.     MSG_WAITFORONE  = 0x10000, /* Wait for at least one packet to return.*/
  41. #define MSG_WAITFORONE  MSG_WAITFORONE
  43.     MSG_CMSG_CLOEXEC    = 0x40000000    /* Set close_on_exit for file
  44.                        descriptor received through
  45.                        SCM_RIGHTS.  */
  46. #define MSG_CMSG_CLOEXEC MSG_CMSG_CLOEXEC
  47.   };

8). close/shutdown()

两种方式关闭socket

I. close()

完全关闭socket通道，包括读和写

  1. #include <unistd.h>
  3. int close(int fd);

II. shutdown()

具备更强的灵活性，可选择性关闭读或写

  1.  #include <sys/socket.h>
  3. int shutdown(int sockfd, int how);

how:

  • how=0: 只关闭读通道；
  • how=1: 只关闭写通道
  • how=2: 关闭读写通道

9). getsockname/getpeername()

I. 获取socket的本地地址

要求：已完成绑定本地IP

  1. #include <sys/socket.h>
  3. int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
  5. /* Return Value
  6.  * If successed: 0
  7.  * else: -1
  8.  */

II. 获取socket远程信息

要求：该socket已经完成远程连接

  1. #include <sys/socket.h>
  3. int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
  5. /* Return Value
  6.  * If successed: 0
  7.  * else: -1
  8.  */

10). 获取本机IP地址等信息

  1. #include <ifaddrs.h>
  3. int getifaddrs(struct ifaddrs **ifap);
  4. void freeifaddrs(struct ifaddrs *ifa)
  6. /*Return value:
  7.  * If successed：0
  8.  * else: -1
  9.  */
  11.  struct ifaddrs {
  12.     struct ifaddrs  *ifa_next;    /* Next item in list */
  13.     char            *ifa_name;    /* Name of interface */
  14.     unsigned int     ifa_flags;   /* Flags from SIOCGIFFLAGS */
  15.     struct sockaddr *ifa_addr;    /* Address of interface */
  16.     struct sockaddr *ifa_netmask; /* Netmask of interface */
  17.     union {
  18.            struct sockaddr *ifu_broadaddr; /* Broadcast address of interface */
  19.             struct sockaddr *ifu_dstaddr;
  20.             /* Point-to-point destination address */
  21.             } ifa_ifu;
  22.     #define              ifa_broadaddr ifa_ifu.ifu_broadaddr
  23.     #define              ifa_dstaddr   ifa_ifu.ifu_dstaddr
  24.     void            *ifa_data;    /* Address-specific data */
  25.     };

3. 示例代码

本次实现client/server两端的实时聊天功能，彼此不影响，可随时发送/接收对方数据；

当输入"quit”后，结束本次链接。

1. Client.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include <unistd.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #include <sys/socket.h>
  7. #include <sys/types.h>
  8. #include <netinet/in.h>
  9. #include <netinet/ip.h>
  10. #include <errno.h>
  12. #define SIZE 1024
  13. #define PORT 12345
  14. //#define IP_ADDR "192.168.139.129"
  16. #define IP_ADDR "139.196.121.132"
  17. //#define IP_ADDR "47.89.246.154"
  19. int sockfd;
  21. void *snd(void)
  22. {
  23.     int len = 0;
  24.     char buf[SIZE];
  25.     while(1)
  26.     {
  27.         memset(buf,'\0', sizeof(buf));
  28.         printf("\nInput msg send to server:  ");
  29.         fgets(buf, SIZE, stdin);
  30.         if(buf[0] != '\0')
  31.         {
  32.             len = send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
  33.             if(len < 0)
  34.             {
  35.                 printf("SND: Some Error occured or disconnection!\n");
  36.                 break;
  37.             }                   
  39.             if(!strncasecmp(buf, "quit",4))
  40.             {
  41.                 printf("SND: sub thread has quit!\n");
  42.                 break;
  43.             }
  44.             printf("\nSend msg: %s \n", buf);
  45.         }
  46.     }
  48.     pthread_exit(NULL);
  49. }
  51. void *rcv(void)
  52. {
  53.     int len=0;
  54.     char buf[SIZE];
  56.     while(1)
  57.     {
  58.         memset(buf,'\0', sizeof(buf));
  60.         len = recv(sockfd, buf, SIZE, 0);
  62.         if(len < 0)
  63.         {
  64.             printf("RCV: Some error occured!\n");
  65.             break;
  66.         }
  68.         if(!strncasecmp(buf, "quit",4))
  69.         {
  70.             printf("RCV: sub thread has quit!\n");
  71.             break;
  72.         }
  74.         printf("\nThe received msg:%s\n", buf);
  75.     }
  77.     pthread_exit(NULL);
  78. }
  80. int main(int argc, char *argv[])
  81. {
  82.     int ret;
  84.     //1. create socket
  85.     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  86.     if(-1 == sockfd)
  87.     {
  88.         perror("socket");
  89.         exit(EXIT_FAILURE);
  90.     }
  92.     //2. bind the ip addr
  93.     struct sockaddr_in dest_addr;
  94.     memset(&dest_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
  96.     dest_addr.sin_family = AF_INET;
  97.     dest_addr.sin_port = htons(PORT);
  98.     dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP_ADDR);
  100. /*
  101.     ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
  102.     if(-1 == ret)
  103.     {
  104.         perror("bind");
  105.         exit(EXIT_FAILURE);
  106.     }
  107.  */   
  109.     //3. request the connection
  110.     ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
  111.     if(-1 == ret)
  112.     {
  113.         perror("connect");
  114.         exit(EXIT_FAILURE);
  115.     }
  116.     printf("Connect the server(IP:%s) successed!\n", IP_ADDR);
  118.     //5. send/receive the message
  119.     pthread_t tid1, tid2;
  121.     if( 0 != pthread_create(&tid1, NULL, (void *)*snd, NULL))
  122.     {
  123.         perror("pthread_create");
  124.         exit(errno);
  125.     }
  127.     if( 0 != pthread_create(&tid2, NULL, (void *)*rcv, NULL))
  128.     {
  129.         perror("pthread_create");
  130.         exit(errno);
  131.     }
  133.     pthread_join(tid1, NULL);
  134.     pthread_join(tid2, NULL);
  136.     return 0;
  137. }

2. Server.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include <unistd.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #include <sys/socket.h>
  7. #include <sys/types.h>
  8. #include <netinet/in.h>
  9. #include <netinet/ip.h>
  11. #define SIZE 1024
  12. #define PORT 12345
  13. //#define IP_ADDR "192.168.139.129"
  14. #define IP_ADDR "139.196.121.132"
  16. int main(int argc, char *argv[])
  17. {
  18.     int ret;
  19.     pthread_t tid;
  20.     int sockfd;
  22.     //1. create socket
  23.     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  24.     if(-1 == sockfd)
  25.     {
  26.         perror("socket");
  27.         exit(EXIT_FAILURE);
  28.     }
  30.     //2. bind the ip addr
  31.     struct sockaddr_in local_addr;
  32.     memset(&local_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
  34.     local_addr.sin_family = AF_INET;
  35.     local_addr.sin_port = htons(PORT);
  36.     local_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP_ADDR);
  38.     ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&local_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
  39.     if(-1 == ret)
  40.     {
  41.         perror("bind");
  42.         exit(EXIT_FAILURE);
  43.     }
  45.     //3. listen the connection
  46.     unsigned int lisnum = 5;
  47.     ret = listen(sockfd, lisnum);
  48.     if(-1 == ret)
  49.     {
  50.         perror("listen");
  51.         exit(EXIT_FAILURE);
  52.     }
  53.     printf("Wait for client connection!\n");
  55.     //4. accept the connection
  56.     int new_fd;
  57.     socklen_t len;
  58.     struct sockaddr_in client_addr;
  60.     new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
  61.     if(-1 == new_fd)
  62.     {
  63.         perror("accept");
  64.         exit(EXIT_FAILURE);
  65.     }
  67.     else
  68.     {
  69. //        printf("Server got connection: \n\tAddress:%s\tPort:%d\tSocket=%d\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), new_fd);
  70.     }
  72.     //5. send/receive the message
  73.     char buf[SIZE];
  74.     ssize_t length;
  75.     pid_t pid;
  76.     pid = fork();
  77.     if(pid == -1)
  78.     {
  79.         perror("fork");
  80.         exit(EXIT_FAILURE);
  81.     }    
  83.     if(pid == 0)
  84.     {
  85.         while(1)
  86.         {
  87.             memset(buf, '\0', SIZE);
  88.             printf("Pls input the msg  to send: ");
  89.             fgets(buf, SIZE, stdin);
  91.             if((length=strlen(buf)) < 0)
  92.             {
  93.                 printf("send error, the length=%d\n", length);
  94.                 break;
  95.             }
  97.             length = send(new_fd, buf, sizeof(buf), 0);            
  99.             if(!strncasecmp(buf, "quit", 4))
  100.             {
  101.                 printf("Snd: close the connection!\n");
  102.                 break;
  103.             }
  104.         }
  105.     }
  107.     else
  108.     {
  109.         while(1)
  110.         {
  111.             memset(buf, '\0', SIZE);
  112.             length = recv(new_fd, buf, SIZE, 0);        
  114.             if(length >= 0)
  115.             {
  116.                 printf("\nReceive msg:  %s\n", buf);
  117.             }
  119.             else
  120.             {
  121.                 printf("Error occured\n");
  122.                 break;
  123.             }
  125.             if(!strncasecmp(buf, "quit", 4))
  126.             {
  127.                 printf("Recv: close the connection!\n");
  128.                 break;
  129.             }
  130.         }
  132.     }
  134.     //Close the socket
  135.     close(sockfd);
  136.     close(new_fd);
  138.     return 0;
  139. }

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