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TCP网络编程与多进程并发实践

news 来源：原创 2025/7/3 23:47:14

一、引言

在网络编程中，TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。而多进程并发则是一种提高服务器处理能力的有效手段，允许服务器同时处理多个客户端的请求。本文将详细介绍如何使用 TCP 协议进行网络通信，并结合fork函数实现多进程并发处理客户端连接。

二、整体思路

我们将实现一个简单的客户端 - 服务器模型，服务器端使用fork函数为每个客户端连接创建一个子进程进行处理，客户端则负责与服务器建立连接、发送数据并接收服务器的响应。

三、代码实现

1. 服务器端代码（ser.c）

以下是服务器端的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int main()
{//创建套接字, AF_INET ipv4协议族, 字节流服务 ，版本目前为0int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (-1 == sockfd ){exit(1);}//指定套接字地址（ip,port)struct sockaddr_in saddr,caddr;memset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);//1024, saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if ( -1 == res ){printf("bind err\n");exit(1);}res = listen(sockfd,5);//创建监听队列if ( -1 == res ){exit(1);}while( 1 ){int len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&caddr,&len);//接受连接, 可能阻塞if(c < 0 ){continue;}printf("accept c=%d\n",c);pid_t pid = fork();if ( pid == -1 ){close(c);continue;}if( pid == 0 ){while( 1 ){char buff[128] = {0};int n = recv(c,buff,127,0);//接受客户端发过来的数据，存放到buff中if( n <= 0 ){break;}printf("buff=%s\n",buff);send(c,"ok",2,0);//给客户端发送ok,}close(c);printf("client close\n");exit(0);//退出子进程}//close(c);}
}

代码解释：

socket函数：创建一个 TCP 套接字。
bind函数：将套接字与指定的 IP 地址和端口号绑定。
listen函数：将套接字设置为监听状态，创建一个监听队列。
accept函数：接受客户端的连接请求，返回一个新的套接字用于与客户端通信。
fork函数：为每个客户端连接创建一个子进程，子进程负责处理该客户端的请求。
recv函数：接收客户端发送的数据。
send函数：向客户端发送响应数据。

2. 客户端代码（cli.c）

以下是客户端的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if ( -1 == sockfd ){exit(1);}struct sockaddr_in saddr;//服务器的Ip,portmemset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if ( -1 == res ){printf("connect err\n");exit(1);}while( 1 ){printf("input:\n");char buff[128] = {0};fgets(buff,128,stdin);if( strncmp(buff,"end",3) == 0 ){break;}send(sockfd,buff,strlen(buff)-1,0);//给服务器发数据memset(buff,0,128);recv(sockfd,buff,127,0);//接收服务器返回的数据printf("recv:%s\n",buff);}close(sockfd);exit(0);
}

代码解释：

socket函数：创建一个 TCP 套接字。
connect函数：与服务器建立连接。
send函数：向服务器发送数据。
recv函数：接收服务器返回的数据。

四、编译与运行

编译服务器端代码：

gcc ser.c -o ser

编译客户端代码：

gcc cli.c -o cli

运行服务器：

./ser

运行客户端：

./cli

五、利用多进程服务器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <pthread.h>int socket_init();
void* fun(void* arg)
{int *p = (int*)arg;int c = *p;free(p);while( 1 ){char buff[128] = {0};int n = recv(c,buff,127,0);// n > 0 ,收到n个字节,n==0 对方关闭， -1失败if( n <= 0 ){break;}printf("buff=%s\n",buff);send(c,"ok",2,0);}close(c);//关闭printf("client close\n");}
int main()
{int sockfd = socket_init();if ( sockfd == -1 ){exit(1);}while( 1 ){struct sockaddr_in caddr;//记录客户端的ip port(地址）int len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&caddr,&len);//caddr有值，存ip,portif ( c < 0 ){continue;}printf("accept c=%d\n",c);pthread_t id;int *p = (int*)malloc(sizeof(int));*p = c;pthread_create(&id,NULL,fun,(void*)p);}
}
int socket_init()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);// 0,1,2, 3if ( sockfd == -1 ){return -1;}struct sockaddr_in saddr;//套接字地址, ip +port saddr.sin_family = AF_INET;//ipv4saddr.sin_port = htons(6000);//saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if ( res == -1 ){printf("bind err\n");return -1;}res = listen(sockfd,5);if ( res == -1 ){return -1;}return sockfd;
}

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