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深入理解Socket编程：构建简单的计算器服务器

news 来源：原创 2025/8/26 4:13:26

一、Socket通信基础

1. Socket通信基本流程

服务器端流程：

创建Socket (socket())
绑定地址和端口 (bind())
监听连接 (listen())
接受连接 (accept())
数据通信 (read()/write())
关闭连接 (close())

客户端流程：

创建Socket (socket())
连接服务器 (connect())
数据通信 (read()/write())
关闭连接 (close())

2. 关键数据结构

struct sockaddr_in 用于存储IPv4地址信息：

struct sockaddr_in {short            sin_family;   // 地址族，如AF_INETunsigned short   sin_port;     // 端口号struct in_addr   sin_addr;     // IP地址char             sin_zero[8];  // 填充字段
};struct in_addr {unsigned long s_addr;  // 32位IPv4地址
};

二、服务器代码详解

1. 头文件引入

#include <stdio.h>    // 标准输入输出
#include <stdlib.h>   // 标准库函数
#include <string.h>   // 字符串处理
#include <unistd.h>   // POSIX系统调用
#include <sys/types.h> // 系统数据类型
#include <sys/socket.h> // Socket相关函数
#include <netinet/in.h> // Internet地址族

这些头文件提供了Socket编程所需的基本功能。

2. 错误处理函数

void error(const char *msg) {perror(msg);    // 打印错误信息exit(1);        // 异常退出
}

perror()会根据全局变量errno打印描述性错误信息。

3. 主函数结构

int main(int argc, char *argv[]) {if(argc < 2) {fprintf(stderr,"Port no not provided, Program terminated");exit(1);}// ... 其余代码
}

检查命令行参数，确保提供了端口号。

4. 变量声明

int sockfd, newsockfd, portno;
char buffer[255];
struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
socklen_t clilen;
sockfd: 监听Socket的文件描述符

newsockfd: 与客户端通信的Socket文件描述符

serv_addr/cli_addr: 服务器/客户端地址信息

clilen: 客户端地址结构长度

5. 创建Socket

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0) {error("Error opening Socket.");
}
socket()函数参数：

AF_INET: IPv4地址族

SOCK_STREAM: 面向连接的TCP Socket

0: 默认协议(TCP)

6. 初始化服务器地址

bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
portno = atoi(argv[1]);serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(portno);

bzero(): 清零内存区域
INADDR_ANY: 监听所有网络接口
htons(): 将端口号转换为网络字节序(大端)

7. 绑定Socket

if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)error("Binding Failed.");

bind()将Socket与地址和端口绑定。

8. 监听连接

listen(sockfd,5);

listen()开始监听连接，参数5指定等待连接队列的最大长度。

9. 接受连接

newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cli_addr,&clilen);
if(newsockfd < 0)error("Error on Accept");

accept()接受客户端连接，返回新的Socket文件描述符用于通信。

10. 计算器业务逻辑

int num1, num2, ans, choice,n;
S: n = write(newsockfd,"Enter Number 1 : ",strlen("Enter Number 1")); 
if (n < 0) error("Error writing to socket");
read(newsockfd, &num1, sizeof(int));
printf("Client - Number 1 is : %d \n",num1);// ... 类似处理num2和choiceswitch (choice) {
case 1:ans = num1 + num2;break;
case 2:ans = num1 - num2;break;
case 3:ans = num1 * num2;break;
case 4:ans = num1 / num2;break;
case 5:goto Q;break;
}write(newsockfd,&ans,sizeof(int));
if(choice != 5)goto S;

这里实现了简单的计算器功能，使用goto实现循环逻辑。

11. 关闭连接

Q:    
close(newsockfd);
close(sockfd);
return 0;

三、关键函数深度解析

1. socket()

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

功能：创建通信端点
参数：
- domain: 通信域(AF_INET, AF_INET6等)
- type: 通信语义(SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM等)
- protocol: 通常为0，表示默认协议
返回值：成功返回文件描述符，失败返回-1

2. bind()

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

功能：将Socket与地址绑定
参数：
- sockfd: Socket文件描述符
- addr: 指向地址结构的指针
- addrlen: 地址结构大小
返回值：成功返回0，失败返回-1

3. listen()

int listen(int sockfd, int backlog);

功能：开始监听连接请求
参数：
- sockfd: Socket文件描述符
- backlog: 等待连接队列的最大长度
返回值：成功返回0，失败返回-1

4. accept()

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

功能：接受连接请求
参数：
- addr: 用于存储客户端地址
- addrlen: 地址结构大小
返回值：成功返回新的Socket文件描述符，失败返回-1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>void error(const char *msg)
{perror(msg);exit(1);
}
int main(int argc, char *argv[])
{if(argc < 2){fprintf(stderr,"Port no not provided, Program terminated");exit(1);}int sockfd, newsockfd, portno;char buffer[255];struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;socklen_t clilen;sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){error ("Error opening Socket.");}bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));portno = atoi(argv[1]);serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;serv_addr.sin_port = htons(portno);if(bind(sockfd , (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0)error("Binding Failed.");listen(sockfd,5);clilen = sizeof(cli_addr);newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cli_addr,&clilen);if(newsockfd < 0)error("Error on Accept");int num1, num2, ans, choice,n;S: n = write(newsockfd,"Enter Number 1 : ",strlen("Enter Number 1")); if (n < 0) error("Error writing to socket");read(newsockfd, &num1, sizeof(int));printf("Client - Number 1 is : %d \n",num1);n = write(newsockfd,"Enter Number 2 : ",strlen("Enter Number 2")); if (n < 0) error("Error writing to socket");read(newsockfd, &num2, sizeof(int));printf("Client - Number 2 is : %d \n",num2);n = write(newsockfd,"Enter your choice: \n1.Addition\n2.subtraction\n3.Multiplication\n4.Division\n5.Exit\n",strlen("Enter your choice: \n1.Addition\n2.subtraction\n3.Multiplication\n4.Division\n5.Exit\n"));if(n < 0) error("ERROR writing to socket");read(newsockfd, &choice, sizeof(int));printf("Client - choice is :%d\n",choice);switch (choice){case 1:ans = num1 + num2;break;case 2:ans = num1 - num2;break;case 3:ans = num1 * num2;break;case 4:ans = num1 / num2;break;case 5:goto Q;break;}write(newsockfd,&ans,sizeof(int));if(choice != 5)goto S;Q:    close(newsockfd);close(sockfd);return 0;}

/*
filename server_ipaddress portnoargc[0] filename
argv[1] serve_ipaddress
argv[2] portno
*/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>void error(const char *msg)
{perror(msg);exit(0);
}
int main(int argc, char *argv[])
{int sockfd, portno, n;char buffer[256];struct sockaddr_in serv_addr;struct hostent *server;if (argc < 3){fprintf(stderr, "usage %s hostname port\n", argv[0]);exit(1);}portno = atoi(argv[2]);sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0){error ("Error opening Socket.");}server = gethostbyname(argv[1]);if(server == NULL){fprintf(stderr, "Error,no such host");}bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));serv_addr.sin_family = AF_INET;bcopy((char *)server->h_addr, (char *)&serv_addr.sin_addr.s_addr, server->h_length);serv_addr.sin_port = htons(portno);if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0){error("Connection Failed");}int num1, num2, choice, ans;S:bzero(buffer,256);n = read (sockfd, buffer, 255);if( n < 0 )error("ERROR reading from socket");printf("Server - %s\n",buffer);scanf("%d",&num1);write(sockfd, &num1,sizeof(int));bzero(buffer,256);n = read (sockfd, buffer, 255);if( n < 0 )error("ERROR reading from socket");printf("Server - %s\n",buffer);scanf("%d",&num2);write(sockfd, &num2,sizeof(int));bzero(buffer,256);n = read (sockfd, buffer, 255);if( n < 0 )error("ERROR reading from socket");printf("Server - %s\n",buffer);scanf("%d",&choice);write(sockfd, &choice,sizeof(int));if (choice == 5)goto Q;read(sockfd, &ans ,sizeof(int));printf("Server- The answer is :%d\n",ans);if(choice !=5)goto S;Q:printf("You have selected to exit.Exit Successful");close(sockfd);return 0;}

一、函数参数记忆框架（TCP Socket版）

1. 核心思维："3W1H"模型

Where (地址相关)：sockaddr_in, addrlen
What (数据相关)：buffer, strlen
Which (标识符)：sockfd, newsockfd
How (方式)：flags (通常填0)

2. 函数参数速记表

函数	参数顺序助记口诀	必须记住的参数
`socket()`	"家-门-钥匙"	`AF_INET`, `SOCK_STREAM`, `0`
`bind()`	"门牌-地址本-地址长度"	`sockfd`, `(struct sockaddr*)&serv_addr`, `sizeof(serv_addr)`
`listen()`	"门牌-候客室大小"	`sockfd`, `5` (backlog)
`accept()`	"门牌-客户登记表-表长度"	`sockfd`, `cli_addr`, `&clilen`
`connect()`	"门牌-目的地地址-地址长度"	`sockfd`, `serv_addr`, `sizeof(serv_addr)`
`read()`/`write()`	"信箱-纸条-纸条大小"	`newsockfd`, `buffer`, `sizeof(buffer)`

二、参数分类记忆法

1. 地址家族三件套

serv_addr.sin_family = AF_INET;        // IPv4
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 所有IP
serv_addr.sin_port = htons(portno);    // 端口转换

记忆口诀："家-门-方向牌"（family-address-port）

2. 类型转换四重奏

// 指针转换
(struct sockaddr*)&serv_addr// 字节序转换
htons()    // host to network short
htonl()    // host to network long
ntohs()    // network to host short
ntohl()    // network to host long

记忆技巧："h→n是出门，n→h是回家"

三、实战填参模板

1. 服务端标准流程

// 1. 创建socket（三固定参数）
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 2. 绑定地址（结构体强制转换）
bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));// 3. 接受连接（注意&clilen）
accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &clilen);

2. 客户端连接模板

connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

四、常见参数填错场景

错误场景	正确写法	记忆要点
忘记地址结构体转换	`(struct sockaddr*)&serv_addr`	"套外套"法则
传值 vs 传地址混淆	`&clilen` 而不是 `clilen`	accept()要修改长度值
字节序未转换	`htons(portno)`	所有网络传输的数据都要转换
buffer大小计算错误	`read(fd, buf, sizeof(buf))`	用sizeof而不是strlen

五、调试技巧

参数检查清单：
- 所有网络字节序转换了吗？
- 地址结构体转换了吗？
- 长度参数传地址了吗？
- 错误处理都写了吗？

GDB调试命令：

bash

复制

(gdb) p serv_addr  # 查看地址结构体
(gdb) p &serv_addr # 确认指针类型

六、类比记忆法

函数	现实类比	关键参数对应关系
`socket()`	买手机	手机类型=AF_INET
`bind()`	办手机卡	电话号码=portno
`listen()`	开机	最大未接来电=backlog
`accept()`	接听来电	来电显示=cli_addr
`connect()`	拨打电话	对方号码=serv_addr

七、进阶记忆法（协议栈层次）

应用层：buffer数据
传输层：SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM
网络层：AF_INET/AF_INET6
链路层：系统自动处理

记住：从上到下越来越底层，从下到上越来越抽象

深入理解Socket编程：构建简单的计算器服务器

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编程日记 2025/8/25 22:47:50

# 项目部署指南：Flask、Gradio与Docker实现流程

Python项目部署指南：Flask、Gradio与Docker实践 1. 引言在机器学习和Web开发中，将模型或应用部署为在线服务是关键一步。本文将介绍如何使用 Flask 和 Gradio 快速构建前端界面，并通过 Docker 容器化实现高效部署，涵盖完整流程图…...

编程日记 2025/8/25 13:56:23

2022第十三届蓝桥杯大赛软件赛省赛C/C++ 大学 B 组（题解解析）

记录刷题的过程、感悟、题解。希望能帮到，那些与我一同前行的，来自远方的朋友😉 大纲： 1、九进制转十进制-（解析）-简单的进制转化问题😄 2、顺子日期-（解析）-考察日期 3…...

编程日记 2025/8/21 15:15:50

UML之序列图的参与者与生命线

序列图是建模过程中必选的一种描述行为的手段，它展示在某些有用的行为中元素之间的消息交换和相互作用。交互是构成行为的一个单元；这些元素必须是可连接元素，通常将这些可连接元素称为交互中的参与者（Participants）。…...

编程日记 2025/8/21 13:13:38

基于Python Flask快速构建网络安全工具资源库的Web应用实践

引言在网络安全领域，信息收集（OSINT）是渗透测试、漏洞挖掘和威胁分析的关键环节。然而，面对海量工具和分散的技术文档，安全研究人员常需耗费大量时间查找和比对工具信息。本文将介绍如何利用 Python Flask HTML 技…...

编程日记 2025/8/24 17:39:21

xv6-labs-2024 lab1

lab-1 注：实验环境在我的汇编随手记的末尾部分有搭建教程。 0.前置第零章 xv6为我们提供了多种系统调用，其中，exec将从某个文件里读取内存镜像(这确实是一个好的说法)，并且将其替换到调用它的内存空间，也就是这个…...

编程日记 2025/8/25 5:14:35

HTTP Form v.s. Flask-WTF Form v.s. Bootstrap Form

在Flask-WTF和Bootstrap 的Form创建中，添加了页面显示Flash Messages。相比Flask_WTF, Bootstrap用 render_form(form)渲染样式，自动带错误提示，不需要像Flask_WTF那样手写 for error in ... 。项目结构： register_app/ ├── HTTP_Form_App.py ├── FlaskWTF_Form…...

编程日记 2025/8/23 7:23:10

Linux网络编程——https的协议及其加密解密方式

目录一、前言 https协议常见的加密方式 1、对称加密 2、非对称加密 3、数字签名 1. 只用对称加密 2、只用单一的非对称加密 3、双方都使用非对称加密 4、非对称加密对称加密证书证书颁发流程服务器与客户端的证书验证流程 5、证书非对称加密对称加密前言上一…...

编程日记 2025/8/23 9:14:57

Node.js 下载与安装（图文）

下载官网：【直达：https://nodejs.org/en/】。点击【Download】，选择【版本，系统】。点击【Windows Installer(.msi)】。安装双击【.msi文件】，选择【安装路径】，也可以一直【下一步】。查看版本 …...

编程日记 2025/8/21 19:00:00

3.31-4.06 Web3 游戏周报：Pebble 玩家留存率登顶，Treasure DAO 面临重组危机

回顾上周的区块链游戏概况，查看 Footprint Analytics 与 ABGA 最新发布的数据报告。【3.31–4.06】Web3 游戏行业动态链游生态系统 Treasure DAO 因财务危机面临重组，将终止游戏运营和 Treasure Chain3A 链游 Shrapnel 开发商 Neon Machine 深陷财务…...

编程日记 2025/8/24 4:16:53

echarts生成3D立体地图react组件

地图散点图效果： react项目中安装echarts、echarts-gl依赖： npm install echarts echarts-gl 文件目录结构： 地图组件map目录下文件代码，点击散点图圆点触发事件handleCityClick： index.jsx： import { …...

编程日记 2025/8/20 6:47:52

Node.js 中处理 Excel 文件的最佳实践

在现代应用开发中，Excel 文件仍然是数据交换和存储的重要格式之一。在 Node.js 环境中，处理 Excel 文件的需求日益增加。本文将介绍如何在 Node.js 中高效地处理 Excel 文件，涵盖工具选择、基本操作和最佳实践。 1. 选择合适的库在 Node.js…...

编程日记 2025/8/25 9:19:34

解决Ubuntu系统鼠标不流畅的问题

电脑是联想的台式组装机，安装ubuntu系统（不管是16、18、20、22）后，鼠标都不流畅。最近几天想解决这个问题，于是怀疑到了显卡驱动上。怀疑之前一直用的是集成显卡，而不是独立显卡，毕竟2060的显卡…...

编程日记 2025/8/23 1:16:34