Linux下面向TCP连接的C++ Socket编程实例

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。即Socket提供了操作上述特殊文件的接口，使用这些接口可以实现网络编程。

Socket通信流程图

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的协议，在正式通信之前必须建立起连接。UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是一个非连接的协议。因此TCP的服务器模式比UDP的服务器模式多了listen，accept函数。TCP客户端比UDP客户端多了connect函数。这里着重介绍TCP下socket简单编程。

一、TCP使用Socket创建客户端

（1）创建一个socket，用函数socket()；

导入需要的头文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

声明

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

参数说明：

1）domain

AF_UNIX, AF_LOCAL ：Local communication

AF_INET：IPv4 Internet protocols

AF_INET6：IPv6 Internet protocols

AF_IPX：IPX - Novell protocols

AF_NETLINK：Kernel user interface device

AF_X25：ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol

AF_AX25：Amateur radio AX.25 protocol

AF_ATMPVC：Access to raw ATM PVCs

AF_APPLETALK：AppleTalk

AF_PACKET：Low level packet interface

AF_ALG：Interface to kernel crypto API

2）type

SOCK_SEQPACKET：为固定最大长度的数据报提供有序的、可靠的、基于双向连接的数据传输路径； 请求者需要在每次输入系统调用时读取整个数据包。

SOCK_RAW：提供原始网络协议访问。

SOCK_RDM：提供不保证排序的可靠数据报层。

SOCK_PACKET：已过时，不应在新程序中使用。

3）protocol

IPPROTO_TCP：TCP传输协议

IPPTOTO_UDP：UDP传输协议

IPPROTO_SCTP：STCP传输协议

IPPROTO_TIPC：TIPC传输协议

4）返回值类型：

创建成功，返回新的Socket对象；创建错误,将返回-1。

（2）连接服务器，用函数connect()；

声明：

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

参数说明：

1）sockfd：

2）addr：连接目标服务器的协议族；

3）addrlen：对应的地址长度。

（3）收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();

不论是客户还是服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。

客户程序一般用send函数向服务器发送请求，而服务器则通常用send函数来向客户程序发送应答。

声明：

int send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags);

参数说明：

1）s：指定发送端套接字描述符；

2）buf：指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区；

3）len：指明实际要发送的数据的字节数；

4）flags：标志位，一般置0。

（4）关闭网络连接。

声明：

int close(int sockfd); 
//   成功则返回 0，否则返回-1。 
//   功能：关闭套接口 其中参数 sockfd 是关闭的套接口描述字。 
//   当对一个套接口调用 close（）时， 关闭该套接口描述字，并停止连接。

二、TCP使用Socket创建服务端

（1）创建一个socket，用函数socket()；

（2）绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();

声明：

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

参数说明：

1）sockfd：套接字描述符；

2）my_addr：指向 sockaddr 结构体的指针（该结构体中保存有端口和 IP 地址 信息）；

3）addlen：结构体 sockaddr 的长度。

返回类型：0（成功），-1（失败 ）。

（3）开启监听，用函数listen()；

声明：

int listen(int sockfd,int backlog);

参数说明：

1）sockfd：套接字描述符；

2）backlog：规定内核为此套接口排队的最大选择个数。

（4）接收客户端上来的连接，用函数accept()；

声明：

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

参数说明：

1）sockfd：监听的套接字描述符；

2）cliaddr：指向结构体sockaddr 的指针；

3）addrlen：cliaddr参数指向的内存空间的长度。

（5）收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();

（6）关闭网络连接；

（7）关闭监听。

三、代码实现

（1）客户端（Client）

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

#define MYPORT  7000
#define BUFFER_SIZE 1024

int main()
{
    ///定义sockfd
    int sock_cli = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

    ///定义sockaddr_in
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(MYPORT);  //服务器端口
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //服务器ip，inet_addr用于IPv4的IP转换（十进制转换为二进制）
    //127.0.0.1是本地预留地址
    //连接服务器，成功返回0，错误返回-1
    if (connect(sock_cli, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
    {
        perror("connect");
        exit(1);
    }

    char sendbuf[BUFFER_SIZE];
    char recvbuf[BUFFER_SIZE];

    while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
    {/*每次读取一行，读取的数据保存在buf指向的字符数组中，成功，则返回第一个参数buf；*/
        send(sock_cli, sendbuf, strlen(sendbuf),0); ///发送
        if(strcmp(sendbuf,"exitn")==0)
            break;
        recv(sock_cli, recvbuf, sizeof(recvbuf),0); ///接收
        fputs(recvbuf, stdout);

        memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));//接受或者发送完毕后把数组中的数据全部清空（置0）
        memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
    }
    close(sock_cli);
    return 0;
}

（2）服务端（Server）

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>
#include <thread>
#include <iostream>
#define PORT 7000
#define QUEUE 20//连接请求队列
int conn;
void thread_task()
{
}

int main()
{
   //printf("%dn",AF_INET);//IPv4协议
    printf("%dn",SOCK_STREAM);//字节流套接字
    int ss = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//若成功则返回一个sockfd（套接字描述符）
    //printf("%dn",ss);
    struct sockaddr_in server_sockaddr;//一般是储存地址和端口的。用于信息的显示及存储使用
    /*设置 sockaddr_in 结构体中相关参数*/
    server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
    server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);//将一个无符号短整型数值转换为网络字节序，即大端模式(big-endian)　
    //printf("%dn",INADDR_ANY);
    //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。
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//将主机的无符号长整形数转换成网络字节顺序。　
    if(bind(ss, (struct sockaddr* ) &server_sockaddr, sizeof(server_sockaddr))==-1)
    {
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    if(listen(ss, QUEUE) == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t length = sizeof(client_addr);
    ///成功返回非负描述字，出错返回-1
    conn = accept(ss, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
    //如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新描述符，代表与所返回客户的TCP连接。
    //accpet之后就会用新的套接字conn
    if( conn < 0 )
    {
        perror("connect");
        exit(1);
    }

    char buffer[1024];
    //创建另外一个线程
    //std::thread t(thread_task);
    //t.join();
    //char buf[1024];
    //主线程
    while(1)
    {
        memset(buffer, 0 ,sizeof(buffer));
        int len = recv(conn, buffer, sizeof(buffer), 0);//从TCP连接的另一端接收数据。

        if(strcmp(buffer, "exitn") == 0)//如果没有收到TCP另一端发来的数据则跳出循环不输出
        {
            break;
        }
        printf("%s", buffer);//如果有收到数据则输出数据
        //必须要有返回数据， 这样才算一个完整的请求
        send(conn, buffer, len , 0);//向TCP连接的另一端发送数据。
    }
    close(conn);//因为accpet函数连接成功后还会生成一个新的套接字描述符，结束后也需要关闭
    close(ss);//关闭socket套接字描述符
    return 0;
}

原文链接: https://www.cnblogs.com/JCpeng/p/14998475.html

欢迎关注

微信关注下方公众号，第一时间获取干货硬货；公众号内回复【pdf】免费获取数百本计算机经典书籍