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Linux下的socket演示程序

C语言教程一样,我们从一个简单的“Hello World!”程序切入 socket 编程。

本节演示了 Linux 下的代码,server.cpp 是服务器端代码,client.cpp 是客户端代码,要实现的功能是:客户端从服务器读取一个字符串并打印出来。

服务器端代码 server.cpp:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main(){
    //创建套接字
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    //将套接字和IP、端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

    //进入监听状态,等待用户发起请求
    listen(serv_sock, 20);

    //接收客户端请求
    struct sockaddr_in clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
    int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);

    //向客户端发送数据
    char str[] = "/socket/";
    write(clnt_sock, str, sizeof(str));
   
    //关闭套接字
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);

    return 0;
}

客户端代码 client.cpp:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

int main(){
    //创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //向服务器(特定的IP和端口)发起请求
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
   
    //读取服务器传回的数据
    char buffer[40];
    read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
   
    printf("Message form server: %sn", buffer);
   
    //关闭套接字
    close(sock);

    return 0;
}

启动一个终端(Shell),先编译 server.cpp 并运行:

[admin@localhost ~]$ g++ server.cpp -o server
[admin@localhost ~]$ ./server
#等待请求的到来

正常情况下,程序运行到 accept() 函数就会被阻塞,等待客户端发起请求。

接下再启动一个终端,编译 client.cpp 并运行:

[admin@localhost ~]$ g++ client.cpp -o client
[admin@localhost ~]$ ./client
Message form server: /socket/

client 接收到从 server发送过来的字符串就运行结束了,同时,server 完成发送字符串的任务也运行结束了。大家可以通过两个打开的终端来观察。

client 运行后,通过 connect() 函数向 server 发起请求,处于监听状态的 server 被激活,执行 accept() 函数,接受客户端的请求,然后执行 write() 函数向 client 传回数据。client 接收到传回的数据后,connect() 就运行结束了,然后使用 read() 将数据读取出来。
server 只接受一次 client 请求,当 server 向 client 传回数据后,程序就运行结束了。如果想再次接收到服务器的数据,必须再次运行 server,所以这是一个非常简陋的 socket 程序,不能够一直接受客户端的请求。

源码解析

1) 先说一下 server.cpp 中的代码。

第 11 行通过 socket() 函数创建了一个套接字,参数 AF_INET 表示使用 IPv4 地址,SOCK_STREAM 表示使用面向连接的套接字,IPPROTO_TCP 表示使用 TCP 协议。在 Linux 中,socket 也是一种文件,有文件描述符,可以使用 write() / read() 函数进行 I/O 操作,这一点已在《socket是什么》中进行了讲解。

第 19 行通过 bind() 函数将套接字 serv_sock 与特定的 IP 地址和端口绑定,IP 地址和端口都保存在 sockaddr_in 结构体中。

socket() 函数确定了套接字的各种属性,bind() 函数让套接字与特定的IP地址和端口对应起来,这样客户端才能连接到该套接字。

第 22 行让套接字处于被动监听状态。所谓被动监听,是指套接字一直处于“睡眠”中,直到客户端发起请求才会被“唤醒”。

第 27 行的 accept() 函数用来接收客户端的请求。程序一旦执行到 accept() 就会被阻塞(暂停运行),直到客户端发起请求。

第 31 行的 write() 函数用来向套接字文件中写入数据,也就是向客户端发送数据。

和普通文件一样,socket 在使用完毕后也要用 close() 关闭。

2) 再说一下 client.cpp 中的代码。client.cpp 中的代码和 server.cpp 中有一些区别。

第 19 行代码通过 connect() 向服务器发起请求,服务器的IP地址和端口号保存在 sockaddr_in 结构体中。直到服务器传回数据后,connect() 才运行结束。

第 23 行代码通过 read() 从套接字文件中读取数据。