Linux下Socket编程

威桑2024-10-09 19:32

1. Socket简介

  • Socket是什么？
    • Socket是一种进程间通信的机制，通过它应用程序可以通过网络进行数据传输。Socket提供了一种跨平台的接口，使得同样的代码可以在不同的操作系统上运行。
  • Socket类型
    • 流式套接字（SOCK_STREAM）: 基于TCP协议，提供可靠的双向字节流通信。
    • 数据报套接字（SOCK_DGRAM）: 基于UDP协议，提供不可靠的、无连接的通信。
    • 原始套接字（SOCK_RAW）: 允许直接访问底层协议，主要用于协议开发或网络分析工具。

2. Socket编程流程

  1. 创建Socket

    int socket(int domain, int type, int protocol);

    • domain : 协议族，常用的有 AF_INET（IPv4） 和 AF_INET6（IPv6）。
    • type : 套接字类型，如 SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM。
    • protocol : 通常设为 0，表示由系统自动选择合适的协议。

  2. 绑定Socket

    int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,

    socklen_t addrlen);

    • 将Socket与指定的IP地址和端口绑定。

  3. 监听连接

    int listen(int sockfd, int backlog);

    • 服务器端Socket进入监听模式，backlog指定队列中允许的最大未处理连接数。

  4. 接受连接

    int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,

    socklen_t *addrlen);

    • 接受客户端的连接请求，创建一个新的Socket用于与客户端通信。

  5. 连接到服务器

    int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,

    socklen_t addrlen);

    • 客户端Socket使用此函数连接到服务器。

  6. 发送和接收数据

    • 发送数据： ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len,

      int flags);

    • 接收数据： ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

  7. 关闭Socket

    int close(int sockfd);

3. 常用API详解

  • socket()

    • 功能: 创建一个新的Socket。
    • 参数:
      • domain: 地址族，常用的如 AF_INET 表示IPv4地址。
      • type: Socket类型，SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。
      • protocol: 协议编号，通常为0，由系统选择默认协议。
    • 返回值: 返回新的文件描述符，失败返回 -1。

  • bind()

    • 功能: 将Socket绑定到特定的IP地址和端口。
    • 参数:
      • sockfd: 由 socket() 创建的文件描述符。
      • addr: 结构体指针，包含要绑定的地址信息。
      • addrlen: addr 的长度。

  • listen()

    • 功能: 在Socket上监听连接请求。
    • 参数:
      • sockfd: 由 socket() 创建的文件描述符。
      • backlog: 未处理连接的最大数量。

  • accept()

    • 功能: 接受连接请求，创建用于通信的新Socket。
    • 参数:
      • sockfd: 监听套接字。
      • addr: 客户端的地址信息结构体。
      • addrlen: addr 的长度。

  • connect()

    • 功能: 客户端使用此函数连接到服务器。
    • 参数:
      • sockfd: 由 socket() 创建的文件描述符。
      • addr: 服务器的地址信息。
      • addrlen: addr 的长度。
    • 返回值: 成功返回 0，失败返回 -1。

  • send() 和 recv()

    • send() 用于向对方发送数据，recv() 用于接收数据。
    • 参数:
      • sockfd: 通信的套接字。
      • buf: 数据缓冲区。
      • len: 缓冲区的大小。
      • flags: 标志位，一般为0。

4. 错误处理

在Socket编程中，经常会遇到错误。通常的做法是检查函数的返回值，若为 -1 则出错，并通过 errno 查看具体的错误原因。以下是一些常见的错误：

  • EADDRINUSE: 地址已被使用。
  • EADDRNOTAVAIL: 无效的地址。
  • ECONNREFUSED: 连接被拒绝。
  • ETIMEDOUT: 连接超时。

5. 高级特性

  • 非阻塞I/O : 使用 fcntl() 设置Socket为非阻塞模式。
  • 多路复用 : 使用 select() 或 poll() 等函数同时监听多个Socket。

6. 示例代码

服务器端
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int clientFd;
int serverFd;
void hand(int s){
	if(2 == s){
		//7 断开连接
		close(clientFd);
		close(serverFd);
		printf("bye bye 了勾八!\n");
		exit(1);
	}
}

int main(){
	signal(2,hand);
	//1 创建socket
	serverFd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(-1 == serverFd) printf("创建socket失败:%m!\n"),exit(-1);
	printf("创建socket成功!\n");
	//2 协议地址簇
	struct sockaddr_in addr={0};
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//ip地址 注意字符串转网络字节序
	addr.sin_port = htons(8888);//端口号 用1W左右的  
	//3 绑定
	int r = bind(serverFd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof addr); 
	if(-1 == r) printf("绑定失败:%m!\n"),close(serverFd),exit(-1);
	printf("绑定成功!\n");
	//4 监听
	r = listen(serverFd,100);//最大容量为100
	if(-1 == r) printf("监听失败:%m!\n"),close(serverFd),exit(-1);
	printf("监听成功!\n");
	//5 接受客户端连接
	struct sockaddr_in cAddr = {0};//用来接收客户端的协议地址簇
	int len = sizeof cAddr;
	clientFd = accept(serverFd,(struct sockaddr*)&cAddr,&len);
	if(-1 == clientFd) printf("服务器崩溃:%m\n"),close(serverFd),exit(-1);
	printf("接受客户端连接成功:%d %s %u\n",clientFd,inet_ntoa(cAddr.sin_addr),cAddr.sin_port);
	//6 通信
	char buff[1024];
	int n=0;
	char temp[1024];
	while(1){
		r = recv(clientFd,buff,1023,0);
		if(r > 0) {
			buff[r] = '\0';//添加字符串结束符号 '\0'
			printf("%d:%s\n",r,buff);
			sprintf(temp,"%d-%s",n++,buff);
			send(clientFd,temp,strlen(temp),0);
		}
	}
}
客户端
cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int fd;
void hand(int s){
	if(2 == s){
		//5 断开连接
		close(fd);
		printf("bye bye !\n");
		exit(1);
	}
}

int main(){
	signal(2,hand);
	//1 创建socket
	fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(-1 == fd) printf("创建socket失败:%m!\n"),exit(-1);
	printf("创建socket成功!\n");
	//2 协议地址簇
	struct sockaddr_in addr={0};
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//ip地址 注意字符串转网络字节序
	addr.sin_port = htons(8888);//端口号 用1W左右的  大小端转换
	//3 连接服务器
	int r = connect(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof addr);
	if(-1 == r) printf("连接服务器失败:%m!\n"),exit(-1);
	printf("连接服务器成功!\n");

	//4 通信
	char buff[1024];
	char temp[1024];
	while(1){
		printf("请输入要发送给服务器的数据:");
		scanf("%s",buff);
		r = send(fd,buff,strlen(buff),0);
		printf("发送%d字节数据到服务器!\n",r);
		r = recv(fd,temp,1023,0);
		if(r>0){
			temp[r] = '\0';
			printf("服务器回复:%s\n",temp);
		}
	}
}

7. 结论

Socket编程是网络通信的基础，通过了解各种Socket API的使用，可以实现复杂的网络应用程序。在实际编程中，掌握错误处理和高级特性如非阻塞I/O和多路复用是非常重要的。

相关推荐
多多*14 分钟前
OJ在线评测系统 微服务高级 Gateway网关接口路由和聚合文档 引入knife4j库集中查看管理并且调试网关项目
java·运维·微服务·云原生·容器·架构·gateway
zjsnh_Z1 小时前
Linux 操作系统中的 main 函数参数和环境变量
linux·服务器
南棱笑笑生2 小时前
20241005给荣品RD-RK3588-AHD开发板刷Rockchip原厂的Android12时使用iperf3测网速
linux·运维·网络
@haihi2 小时前
每天一道面试题5——Linux内核包含哪些部分？
java·linux·运维·服务器
xflm2 小时前
wsl(3) -- USB使用
linux
DC_BLOG2 小时前
MPLS解决BGP路由黑洞问题
运维·服务器·网络·ip
陌殇殇殇2 小时前
kubeadm部署k8s1.28.0主从集群(cri-dockerd)
linux·云原生·容器·kubernetes·云计算
小诸葛的博客2 小时前
docker compose入门1—概念介绍
运维·docker·容器
猪猪很Ok2 小时前
大数据开发--1.3 Linux的常用命令大全
linux·运维·服务器
热门推荐
01【经验分享】Ubuntu22.04安装微信(linux官方版)02安卓系列机型永久去除data分区加密 详细步骤解析03组基轨迹建模 GBTM的介绍与实现（Stata 或 R）04海康Visionmaster-通讯管理：使用 Modbus TCP 通讯 协议与流程交互05【极空间NAS】使用WebDAV服务 + DDNSTO内网穿透 实现思源笔记的内外网同步06RAG 实践- Ollama+RagFlow 部署本地知识库07CANoe Trace窗口过滤栏消失的几种解决方法（附上最终解决方案）08CTF网络安全大赛简单的web抓包题目：HEADache09苍穹外卖面试总结10【数据结构】第2章线性表（头歌习题）【合集】