Linux下socket网络编程

需要使用的头文件：

#include <sys/socket.h>     // 核心 socket 函数
#include <netinet/in.h>     // IP 地址结构
#include <arpa/inet.h>      // 字节序转换函数
#include <unistd.h>         // close 函数 (Windows 下是 closesocket)
#include <string.h>         // memset 等

这里用tcp举例

服务端流程

1. socket(): 创建一个监听套接字。
2. bind(): 插上电话线（绑定 IP 和端口）。
3. listen(): 开启接听模式。
4. accept(): 等待客户打电话进来（阻塞），接通后产生一个新的套接字用于通信。
5. recv() / send(): 收发数据。
6. close(): 挂电话。

服务器端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};
    const char *hello = "Hello from server";

    // 1. 创建 Socket
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 2. 配置地址结构 (IPv4, 任意IP, 端口 8080)
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有网卡
    address.sin_port = htons(8080);       // 端口号，注意字节序转换

    // 3. 绑定
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 4. 监听
    if (listen(server_fd, 3) < 0) { // 队列长度为3
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Server is listening on port 8080...\n");

    // 5. 接受连接 (阻塞等待)
    if ((client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 6. 读取数据
    read(client_fd, buffer, 1024);
    printf("Client says: %s\n", buffer);

    // 7. 发送数据
    send(client_fd, hello, strlen(hello), 0);
    printf("Hello message sent\n");

    // 8. 关闭
    close(client_fd);
    close(server_fd);
    return 0;
}

客户端流程

1. socket(): 创建套接字。
2. connect(): 拨打服务器电话（需要知道服务器 IP 和端口）。
3. send() / recv(): 说话和听。
4. close(): 挂电话。

客户端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char *hello = "Hello from client";
    char buffer[1024] = {0};

    // 1. 创建 Socket
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("\n Socket creation error \n");
        return -1;
    }

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(8080);

    // 2. 将字符串IP转成网络格式
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
        printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");
        return -1;
    }

    // 3. 连接服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        printf("\nConnection Failed \n");
        return -1;
    }

    // 4. 发送数据
    send(sock, hello, strlen(hello), 0);
    printf("Hello message sent\n");

    // 5. 接收回复
    read(sock, buffer, 1024);
    printf("Server reply: %s\n", buffer);

    // 6. 关闭
    close(sock);
    return 0;
}

在Linux底下使用gcc编译：

# 编译 TCP 服务端
gcc server_tcp.c -o server_tcp

# 编译 TCP 客户端
gcc client_tcp.c -o client_tcp

# 运行 (先开服务端，再开客户端)
./server_tcp
./client_tcp

socket网络编程逻辑简单易懂，重点是明白API函数的作用，下一期会发表一篇有关三次握手四次挥手的文章重点讲解连接细节

核心API函数：

socket() ------ 创建套接字

该函数向操作系统申请创建一个网络通信的内核对象，返回一个文件描述符（File Descriptor）。你需要指定协议族（如 AF_INET 表示 IPv4）、套接字类型（如 SOCK_STREAM 表示流式 TCP 或 SOCK_DGRAM 表示数据报 UDP）以及具体的协议（通常设为 0，表示使用默认协议）。如果创建失败，返回 -1

bind() ------ 绑定地址

它将一个本地协议地址（sockaddr_in 结构体）赋予一个未命名的套接字。服务器端必须调用此函数来指定它监听的 IP 地址（如 INADDR_ANY 表示任意本地接口）和端口号（需转换为网络字节序）。对于客户端，通常可以省略此步骤，由内核自动分配临时端口

listen() ------ 监听连接

它通知内核，该套接字愿意接受连接请求。它会在内核中为该套接字维护两个队列：半连接队列 （SYN_RCVD 状态，三次握手未完成）和全连接队列 （ESTABLISHED 状态，握手已完成等待 accept 取走）。参数 backlog 指定了这两个队列长度之和的最大值

accept() ------ 接受连接

从监听套接字的已连接队列头部移除第一个连接请求，创建一个新的已连接套接字，并返回该套接字的描述符。注意： 原来的监听套接字（参数 sockfd）继续用于监听新的连接，而新返回的套接字专门用于与该特定客户端进行数据读写。如果队列为空，该函数默认会阻塞调用进程

connect() ------ 发起连接

该函数用于客户端主动向服务器发起连接请求。对于 TCP 套接字，它会触发三次握手过程；对于 UDP 套接字，它只是在内核中记录对端的 IP 和端口，使得后续的 send/recv 可以直接使用。调用成功表示连接已建立（TCP）或路由已确定（UDP）

send() / recv() ------ 数据传输

send()： 将应用层缓冲区的数据拷贝到内核发送缓冲区。对于 TCP，它返回实际写入内核缓冲区的字节数（可能小于请求长度，需循环发送）；对于 TCP 连接，若返回 0 或错误，通常意味着对端关闭了连接。recv()： 从内核接收缓冲区读取数据到应用层缓冲区。它返回实际读取的字节数；若返回 0，表示对端已执行有序关闭（FIN 包）；若返回 -1，表示出错。

注意事项：

htons() / htonl()： 主机字节序转网络字节序。由于不同机器（x86 小端 vs 网络大端）存储多字节数据的方式不同，端口号和 IP 地址在传输前必须使用这些函数转换，以保证协议一致性。

struct sockaddr_in： IPv4 套接字地址结构 。它是 sockaddr 的"友好版本"，包含了协议族、端口和 IP 地址等字段。在调用 bind、connect 等函数时，通常需要将其强制转换为通用的 sockaddr* 类型。