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TCP编程

news 来源：原创 2025/5/19 0:39:08

1.socket函数

int socket(int domain, int type, int protocol);
头文件：include<sys/types.h>，include<sys/socket.h>
参数
int domain
AF_INET: IPv4 Internet protocols
AF_INET6: IPv6 Internet protocols
AF_UNIX, AF_LOCAL : Local communication

AF NETLINK:kernel user interface device
AF_PACKET: low level packer interface

type

SOCK_STREAM:流式接字唯一对应TCP
SOCK_DGRAM：数据包套接字，唯一对应UDP
SOCK_RAM :原始套接字

protocol:
一般填0，原始套接字编程时需填充
返回值：成功返回文件描述符，出错返回-1

socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为： domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、 AF_LOCAL（或称AF_UNIX， Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。 type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、 SOCK_PACKET、 SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。 protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、 IPPROTO_SCTP、 IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议，type 和protocol并不是可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择 type类型对应的默认协议。

2.bind绑定函数

int bind(
        int sockfd,
        struct sockaddr *my_addr,
        int addrlen

);
参数：
sockfd：通过socket()函数拿到的fd
addr:采用 struct socket的结构体地址
struct sockaddr (        //通用结构体
unsigned short sa_family; // 2个字
char sa_data[14];        // 14字节的协议地址
)；
struct socket_in{        //基于socket通信结构体
sa family t sin family://两个字节
in_port_t sin_port;        //两个字节
struct in_addr sin_addr;// 四个字节\
sin zero[8]；//八位，填充字节，需清零
}
struct in_addr(
uint32_ts_addr;        //32位网络字节序

}

addrlen:地址长度
返回值：
成功返回0

出错返回-1

当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family， AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数。通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如 ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，由系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在 connect()时由系统随机生成一个。当然客户端也可以在调用connect()之前bind一个地址和端口，这样就能使用特定的IP和端口来连服务器了。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)

函数的三个参数分别为：

sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。

addrlen：对应的是地址的长度。

addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。

这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同，但最终都会强制转换后赋值给sockaddr这种类型的指针传给内核：

通用套接字 sockaddr 类型定义：

ipv4对应的是sockaddr_in类型定义：

ipv6对应的sockaddr_in6类型定义：

网络字节序和主机字节序

主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，

主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下： a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。 b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

网络字节序：4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，一个字节的数据没有顺序的问题了。所以：在将一个地址绑定到socket的时候，请先将主机字节序转换成为网络字节序，再赋给socket。

serv_addr.sin_port = htons(LISTEN_PORT);

serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

这里通过调用两个函数 htons() 和 htolnl() 分别用来将端口和IP地址转换成网络字节序，这两个函数名中的 h表示host, n表示network, s表示short(2字节/16位), l表示long(4字节/32位)。因为端口号是16位的，所以我们用 htons()把端口号从主机字节序转换成网络字节序，而IP地址是32位的，所以我们用htonl()函数把IP地址从主机字节序转换成网络字节序。INADDR_ANY 就是指定地址为0.0.0.0的地址，这个地址事实上表示不确定地址，或“所有地址”、“任意地址”。一般来说，在各个系统中均定义成为0值。这里也就意味着监听所有的IP地址。

3.listen()函数

int listen(int sockfd, int backlog);
参数：
sockfd：通过socket()函数拿到的fd；
backLog:同时允许几路客户端和服务器进行正在连接的过程（正在三次握手），一般填5。
内核中服务器的套接字fd会维护2个链表
1.正在三次握手的客户端链表（数量=2*backlog+1）
2.已经建立好连接的客户端链表（已经完成三次握手分配好了的newfd）
返回值：
成功返回0
出错返回-1
listen(fd, 5)；//表示系统允许11 (2*5+1)个客户端同时进行三次握手

4.accept()函数

阻塞等待客户端连接请求
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
参数
sockfd:经过前面socket()创建并通过bind()，listen()设置过的fd
addr：指向存放地址信息的结构体的首地址（获取客户端IP地址和端口号）
addrlen：存放地址信息的结构体的大小
返回值
成功，返回返回已经建立连接的新的newfd
出错，返回-1

服务器代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#define QUIT_STR "QUIT”
#define BUFSIZE 1024
#define BACKLOG 5
#define SERV_IP 5001
#define SERV IP ADDR "192.168.182.144"
int main()
{int fd = -1;struct sockaddr_in sin;//1.socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd <0){perror(“socket")；exit(1);}bzero(&sin, sizeof(sin));sin.sin family = AF_INET;sin.sin port = htons(SERV IP);sin.sin addr.s addr = inet addr(SERV IP ADDR);/*if(inet_pton(AF_INET, SERV_IP_ADDR,(votd *)&stn.sin_addr.s_addr) != 1)perror("inet_pton");exit(1)；*///2.bindif(bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) <0){perror("bind");exit(1)}//3.listenif(listen(fd, BACKLOG) <0){perror("Listen");exit(1);}//4.acceptint newfd = -1;newfd = accept(fd, NULL, NULL);if(newfd <0){perror("accept");exit(1);}char buf[BUFSIZE];int ret = -1;//readwhile(1){do{bzero(buf, BUFSIZE);ret = read(newfd, buf, BUFSIZE-1);}while(ret <1)；if(ret <0){exit(1);}if(!ret){break;}printf("receive data:%s\n", buf);if(!strncasecmp(buf, QUIT_STR, strlen(QUIT_STR))){printf("Client is exiting!\n");break；}}
close(newfd);
close(fd);
return 0;

5.客户端连接函数connect()

int connect (int[sockfd, struct sockaddr * serv_addr, int addrlen)
参数：
sockfd：通过socket()函数拿到的fd
addr:struct sockaddr的结构体变量地址
addrlen:地址长度
返回值：
成功，返回0
失败，返回-1

客户端代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#define QUIT_STR "QUIT"
#define BUFSIZE 1024
#define SERV_PORT 5001
#define SERV_IP_ADDR "192.168.182.144”
int main()
{int fd = -1;struct sockaddr_in sin;fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, Gif(fd <0){perror("socket")；exit(1);}bzero(&sin,sizeof(sin));sin.sin family = AF_INET;sin.sin port = htons(SERV_PORT);sin.sin_addr.s _addr= inet_addr(SERV_IP_ADDR);if(connect(fd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin))<0){perror("connect");exit(1);}char buf[BUFSIZE];while(1){bzero(buf, BUFSIZE);if(fgets(buf, BUFSIZE-1, stdin) == NULL){continue;}write(fd, buf, strlen(buf));if(!strncasecmp(buf, QUIT_STR, strlen(QUIT_STR))){break;}return 0;
}

TCP服务获取客户端IP地址

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#define QUIT_STR "QUIT”
#define BUFSIZE 1024
#define BACKLOG 5
#define SERV_IP 5001
#define SERV IP ADDR "192.168.182.144"
int main()
{int fd = -1;struct sockaddr_in sin;//1.socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd <0){perror(“socket");exit(1);}bzero(&sin, sizeof(sin));// sin.sin family = AF_INET；sin.sin port = htons(SERV IP);//sin.sin addr.s addr = inet addr(SERV IP ADDR);sin.sin addr.s addr =ADDR_ANY;/*if(inet_pton(AF_INET, SERV_IP_ADDR,(votd *)&stn.sin_addr.s_addr) != 1)perror("inet_pton");exit(1)；*///2.bindif(bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) <0){perror("bind");exit(1);}//3.listenif(listen(fd, BACKLOG) <0){perror("Listen");exit(1);}//4.accept/*int newfd = -1;newfd = accept(fd, NULL, NULL);if(newfd <0){perror("accept");exit(1);}*/int newfd = -1;struct sockaddr _in cin;socklen_t addrlen = sizeof(cin);newfd = accept(fd, (struct sockaddr *)&cin, &addrlen);if(newfd <0){perror("accept");exit(1);}char ipv4_addr[16];if(!inet_ntop(AF_INET, (void *)&cin.sin _addr, ipv4_addr, sizeof(cin))){perror("inet_ntop");exit(1);}printf("Clint:(%s, %d)is connect!\n", ipv4 addr, ntohs(cin.sin_port));char buf[BUFSIZE];int ret = -1;//readwhile(1){do{bzero(buf, BUFSIZE);ret = read(newfd, buf, BUFSIZE-1);}while(ret <1)；if(ret <0){exit(1);}if(!ret){break;}printf("receive data:%s\n", buf);if(!strncasecmp(buf, QUIT_STR, strlen(QUIT_STR))){printf("Client is exiting!\n");break；}}
close(newfd);
close(fd);
return 0;

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