Linux下基于C/C++的Socket编程实例

Socket编程实例

　　 代码实例中的服务器通过socket连接向客户端发送字符串"Hello, you are connected!"。只要在服务器上运行该服务器软件，在客户端运行客户软件，客户端就会收到该字符串。

　　 该服务器软件代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#define SERVPORT 3333    /*服务器监听端口号 */
#define BACKLOG 10    /* 最大同时连接请求数 */

main()
{
    int sock_fd,client_fd;    /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */
    int sin_size;
    struct sockaddr_in my_addr;    /* 本机地址信息 */
    struct sockaddr_in remote_addr;    /* 客户端地址信息 */
    if((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("socket创建出错！");
        exit(1);
    }
    my_addr.sin_family=AF_INET;
    my_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
    my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
    if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("bind出错！");
        exit(1);
    }
    if(listen(sock_fd, BACKLOG) == -1) {
        perror("listen出错！");
        exit(1);
    }
    while(1) {
        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
        if((client_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size)) == -1) {
            perror("accept出错");
            continue;
        }
        printf("received a connection from %s\n", inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
        if(!fork()) {    /* 子进程代码段 */
            if(send(client_fd, "Hello, you are connected!\n", 26, 0) == -1) {
                perror("send出错！");
            }
            close(client_fd);
            exit(0);
        }
        close(client_fd);
    }
}

　　服务器的工作流程是这样的：

　　首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用listen在相应的socket上监听，当accpet接收到一个连接服务请求时，将生成一个新的socket。服务器显示该客户机的IP地址，并通过新的socket向客户端发送字符串"Hello，you are connected!"。最后关闭该socket。

　　代码实例中的fork()函数生成一个子进程来处理数据传输部分，fork()语句对于子进程返回的值为0。所以包含fork函数的if语句是子进程代码部分，它与if语句后面的父进程代码部分是并发执行的。

　　客户端程序代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#define SERVPORT 3333
#define MAXDATASIZE 100    /*每次最大数据传输量 */

main(int argc, char *argv[])
{
    int sock_fd, recvbytes;
    char buf[MAXDATASIZE];
    struct hostent *host;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    if(argc< 2) {
        fprintf(stderr,"Please enter the server's hostname!\n");
        exit(1);
    }
    if((host=gethostbyname(argv[1])) == NULL) {
        herror("gethostbyname出错！");
        exit(1);
    }
    if((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("socket创建出错！");
        exit(1);
    }
    serv_addr.sin_family=AF_INET;
    serv_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
    serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
    bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
    if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("connect出错！");
        exit(1);
    }
    if((recvbytes=recv(sock_fd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) {
        perror("recv出错！");
        exit(1);
    }
    buf[recvbytes] = '\0';
    printf("Received: %s",buf);
    close(sock_fd);
}

　　客户端程序首先通过服务器域名获得服务器的IP地址，然后创建一个socket，调用connect函数与服务器建立连接，连接成功之后接收从服务器发送过来的数据，最后关闭socket。

　　函数gethostbyname()是完成域名转换的。由于IP地址难以记忆和读写，所以为了方便，人们常常用域名来表示主机，这就需要进行域名和IP地址的转换。函数原型为：

　　 struct hostent *gethostbyname(const char *name);

　　 函数返回为hosten的结构类型，它的定义如下：

　　 struct hostent {
     char *h_name;          /* 主机的官方域名 */
char **h_aliases;          /* 一个以NULL结尾的主机别名数组 */
int h_addrtype;         /* 返回的地址类型，在Internet环境下为AF-INET */
int h_length;           /* 地址的字节长度 */
char **h_addr_list;           /* 一个以0结尾的数组，包含该主机的所有地址*/
};
#define h_addr h_addr_list[0]       /*在h-addr-list中的第一个地址*/

　　 当 gethostname()调用成功时，返回指向struct hostent的指针，当调用失败时返回-1。当调用gethostbyname时，你不能使用perror()函数来输出错误信息，而应该使用herror()函数来输出。

　　无连接的客户/服务器程序，在原理上和连接的客户/服务器是一样的，两者的区别在于无连接的客户/服务器中的客户一般不需要建立连接，而且在发送接收数据时，需要指定远端机的地址。

阻塞和非阻塞

　　阻塞函数在完成其指定的任务以前不允许程序调用另一个函数。例如，程序执行一个读数据的函数调用时，在此函数完成读操作以前将不会执行下一程序语句。当服务器运行到accept语句时，而没有客户连接服务请求到来，服务器就会停止在accept语句上等待连接服务请求的到来。这种情况称为阻塞（blocking）。而非阻塞操作则可以立即完成。比如，如果你希望服务器仅仅注意检查是否有客户在等待连接，有就接受连接，否则就继续做其他事情，则可以通过将Socket设置为非阻塞方式来实现。非阻塞socket在没有客户在等待时就使accept调用立即返回。

　　 #include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
……
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
fcntl(sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK)；
……

　　通过设置Socket为非阻塞方式，可以实现"轮询"若干Socket。当企图从一个没有数据等待处理的非阻塞Socket读入数据时，函数将立即返回，返回值为-1，并置errno值为EWOULDBLOCK。但是这种"轮询"会使CPU处于忙等待方式，从而降低性能，浪费系统资源。而调用select()会有效地解决这个问题，它允许你把进程本身挂起来，而同时使系统内核监听所要求的一组文件描述符的任何活动，只要确认在任何被监控的文件描述符上出现活动，select()调用将返回指示该文件描述符已准备好的信息，从而实现了为进程选出随机的变化，而不必由进程本身对输入进行测试而浪费CPU开销。select函数原型为：

　　 int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

　　 其中readfds、writefds、exceptfds分别是被select()监视的读、写和异常处理的文件描述符集合。如果你希望确定是否可以从标准输入和某个socket描述符读取数据，你只需要将标准输入的文件描述符0和相应的sockdtfd加入到readfds集合中；numfds的值是需要检查的号码最高的文件描述符加1，这个例子中numfds的值应为sockfd+1；当select返回时，readfds将被修改，指示某个文件描述符已经准备被读取，你可以通过FD_ISSSET()来测试。为了实现fd_set中对应的文件描述符的设置、复位和测试，它提供了一组宏：

　　 FD_ZERO(fd_set *set)----清除一个文件描述符集；
FD_SET(int fd,fd_set *set)----将一个文件描述符加入文件描述符集中；
FD_CLR(int fd,fd_set *set)----将一个文件描述符从文件描述符集中清除；
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)----试判断是否文件描述符被置位。

　　 Timeout参数是一个指向struct timeval类型的指针，它可以使select()在等待timeout长时间后没有文件描述符准备好即返回。struct timeval数据结构为：

　 struct timeval {
int tv_sec; /* seconds */
int tv_usec; /* microseconds */
};

POP3客户端实例

　　下面的代码实例基于POP3的客户协议，与邮件服务器连接并取回指定用户帐号的邮件。与邮件服务器交互的命令存储在字符串数组POPMessage中，程序通过一个do-while循环依次发送这些命令。

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#define POP3SERVPORT 110
#define MAXDATASIZE 4096

main(int argc, char *argv[]){
int sock_fd;
struct hostent *host;
struct sockaddr_in serv_addr;
char *POPMessage[]={
"USER userid\r\n",
"PASS password\r\n",
"STAT\r\n",
"LIST\r\n",
"RETR 1\r\n",
"DELE 1\r\n",
"QUIT\r\n",
NULL
};
int iLength;
int iMsg=0;
int iEnd=0;
char buf[MAXDATASIZE];

if((host=gethostbyname("your.server"))==NULL) {
perror("gethostbyname error");
exit(1);
}
if ((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
perror("socket error");
exit(1);
}
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons(POP3SERVPORT);
serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
if (connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
perror("connect error");
exit(1);
}

do {
send(sock_fd,POPMessage[iMsg],strlen(POPMessage[iMsg]),0);
printf("have sent: %s",POPMessage[iMsg]);

iLength=recv(sock_fd,buf+iEnd,sizeof(buf)-iEnd,0);
iEnd+=iLength;
buf[iEnd]='\0';
printf("received: %s,%d\n",buf,iMsg);

iMsg++;
} while (POPMessage[iMsg]);

close(sockfd);
}

文章出处：http://www.diybl.com/course/3_program/c++/cppsl/200861/118803_3.html