用C语言进行最基本的socket编程

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C语言|点击：次

什么是socket
　　你经常听到人们谈论着 “socket”，或许你还不知道它的确切含义。现在让我告诉你：它是使用标准Unix 文件描述符 (file descriptor) 和其它程序通讯的方式。什么？你也许听到一些Unix高手(hacker)这样说过：“呀，Unix中的一切就是文件！”那个家伙也许正在说到一个事实：Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。但是(注意后面的话)，这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件或者什么其它的东西。Unix 中所有的东西就是文件！所以，你想和Internet上别的程序通讯的时候，你将要使用到文件描述符。你必须理解刚才的话。现在你脑海中或许冒出这样的念头：“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢？”，这个问题无论如何我都要回答：你利用系统调用 socket()，它返回套接字描述符 (socket descriptor)，然后你再通过它来进行send() 和 recv()调用。“但是...”，你可能有很大的疑惑，“如果它是个文件描述符，那么为什么不用一般调用read()和write()来进行套接字通讯？”简单的答案是：“你可以使用！”。详细的答案是：“你可以，但是使用send()和recv()让你更好的控制数据传输。”存在这样一个情况：在我们的世界上，有很多种套接字。有DARPA Internet 地址 (Internet 套接字)，本地节点的路径名 (Unix套接字)，CCITT X.25地址 (你可以将X.25 套接字完全忽略)。也许在你的Unix 机器上还有其它的。我们在这里只讲第一种：Internet 套接字。
Internet 套接字的两种类型：
　　什么意思？有两种类型的Internet 套接字？是的。不，我在撒谎。其实还有很多，但是我可不想吓着你。我们这里只讲两种。除了这些, 我打算另外介绍的 "Raw Sockets" 也是非常强大的，很值得查阅。
那么这两种类型是什么呢？一种是"Stream Sockets"（流格式），另外一种是"Datagram Sockets"（数据包格式）。我们以后谈到它们的时候也会用到"SOCK_STREAM" 和 "SOCK_DGRAM"。数据报套接字有时也叫“无连接套接字”(如果你确实要连接的时候可以用connect()。) 流式套接字是可靠的双向通讯的数据流。如果你向套接字按顺序输出“1，2”，那么它们将按顺序“1，2”到达另一边。它们是无错误的传递的，有自己的错误控制，在此不讨论。
    有什么在使用流式套接字？你可能听说过 telnet，不是吗？它就使用流式套接字。你需要你所输入的字符按顺序到达，不是吗？同样，WWW浏览器使用的 HTTP 协议也使用它们来下载页面。实际上，当你通过端口80 telnet 到一个 WWW 站点，然后输入 “GET pagename” 的时候，你也可以得到 HTML 的内容。为什么流式套接字可以达到高质量的数据传输？这是因为它使用了“传输控制协议 (The Transmission Control Protocol)”，也叫 “TCP” (请参考 RFC-793 获得详细资料。)TCP 控制你的数据按顺序到达并且没有错
误。你也许听到 “TCP” 是因为听到过 “TCP/IP”。这里的 IP 是指“Internet 协议”(请参考 RFC-791。) IP 只是处理Internet 路由而已。
    那么数据报套接字呢？为什么它叫无连接呢？为什么它是不可靠的呢？有这样的一些事实：如果你发送一个数据报，它可能会到达，它可能次序颠倒了。如果它到达，那么在这个包的内部是无错误的。数据报也使用 IP 作路由，但是它不使用 TCP。它使用“用户数据报协议 (User Datagram Protocol)”，也叫 “UDP” (请参考 RFC-768。)
    为什么它们是无连接的呢？主要是因为它并不象流式套接字那样维持一个连接。你只要建立一个包，构造一个有目标信息的IP 头，然后发出去。无需连接。它们通常使用于传输包-包信息。简单的应用程序有：tftp, bootp等等。
    你也许会想：“假如数据丢失了这些程序如何正常工作？”我的朋友，每个程序在 UDP 上有自己的协议。例如，tftp 协议每发出的一个被接受到包，收到者必须发回一个包来说“我收到了！” (一个“命令正确应答”也叫“ACK” 包)。如果在一定时间内(例如5秒)，发送方没有收到应答，它将重新发送，直到得到 ACK。这一ACK过程在实现SOCK_DGRAM 应用程序的时候非常重要。

简单的发送和接收实现

服务器端接收代码：

#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <memory.h>

void main()
{
WSAData wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);

SOCKET s =NULL;
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in ch;
memset(&ch,0,sizeof(ch));
ch.sin_family=AF_INET;
ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
ch.sin_port=htons(1041);
int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
#define QUEUE_SIZE 5
int l=listen(s,QUEUE_SIZE);
printf("正在监听本机的1041端口！\n");
SOCKET sc=accept(s,0,0);
printf("客户端已经连接到本机的1041端口！\n");
#define BUF_SIZE 4096
int receByt=0;
while(1)
{
char buf[BUF_SIZE];
receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0);
buf[receByt]='\0';
if(receByt>0)
{
printf("接收的消息是：%s\n",buf);
}
else
{
printf("接收消息结束！");
break;
}

}
int ic=closesocket(sc);
int is=closesocket(s);

}

客户端发送的代码：

#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include <string.h>

void main()
{
WSAData wsd;
WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);

SOCKET s =NULL;
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
struct sockaddr_in ch;
memset(&ch,0,sizeof(ch));
ch.sin_family=AF_INET;
ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
ch.sin_port=htons(1041);

int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
printf("已经连接到服务器的1041端口！现在可以向服务器发送消息了！\n");
#define BUF_SIZE 4096
char info[1024],buf[BUF_SIZE];

while(1)
{
gets(info);
if(info[0]=='\0')
break;
strcpy(buf,info);
int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0);

}
int ic=closesocket(s);
}

程序代码经过了优化，并且整合多线程，把接收和发送放到同一个文件中，使用参数模式调用发送和接收模块。增加了创建SOCKET的创建的时候s句柄（或对象）判断返回值是否为INVALID_SOCKET，以及socket的bind操作的返回值是否为SOCKET_ERROR，其他socket的操作应该也判断SOCKET_ERROR，以保证程序的稳定性，这里只是测试代码就不去写这么多了，剩下的就由你个人发挥。

#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>


void Receive();
void Send();
void creatThread();

SOCKET s =NULL;
pthread_t t[1000];
int threadCount=0;

void main(int argc,char* argv[])
{
  printf("本程序制作人学号：713901040041\n");
  printf("程序说明：服务器端和客户端为同一个程序，请使用不同的参数运行.\n");
  printf("接收程序请使用 r参数；发送程序请使用 s参数。\n");
  //printf("len : %d\n", argc);
  //printf("count %d\n",argc);
  //printf("value: %s\n",argv[1]);
  //printf("%d",argv[1][0]=='r');

  if(argc<=1)
  {
    printf("please input program arguments ...\n");
    exit(0);
  }
  if(argc>1 && argv[1][0]=='r')
  {
    printf("run receive ...\n");
    Receive();
  }
  if(argc>1 && argv[1][0]=='s')
  {
    printf("run send ...\n");
    Send();
  }
}


void* receiveWork(void * args)
{
  SOCKET sc=accept(s,0,0);
  if(sc==INVALID_SOCKET)
  {
    printf("sc Error");
  }
  creatThread();

  printf("----------客户端已经连接到本机的%d线程连接！\n",threadCount-2);
#define BUF_SIZE 4096
  int receByt=0;
  while(1)
  {
    char buf[BUF_SIZE];
    receByt=recv(sc,buf,BUF_SIZE,0);
    buf[receByt]='\0';
    if(receByt>0)
    {
      printf("线程接收的消息是：%s\n",buf);
    }
    else
    {
      printf("客户端已退出，");
      break;
    }
      
  }
  int ic=closesocket(sc);
  printf("服务器结束连接！\n");
  return NULL;
}

void creatThread()
{
  pthread_create(&t[threadCount++],NULL,receiveWork,NULL);
}


void Receive()
{
  WSAData wsd;
  WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);  
  s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
  if(s==INVALID_SOCKET)
  {
    printf("socket created Error");
  }
  struct sockaddr_in ch;
  memset(&ch,0,sizeof(ch));
  ch.sin_family=AF_INET;
  ch.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
  ch.sin_port=htons(1041);
  int b=bind(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
  if(b==SOCKET_ERROR)
  {
    printf("bind 失败，出错代码是：%d\n",WSAGetLastError());
    exit(0);
  }
#define QUEUE_SIZE 5
  int l=listen(s,QUEUE_SIZE);
  printf("正在监听本机的1041端口！\n");
  
  creatThread();

  for(int i=0;i<1000;i++)
  {
    pthread_join(t[i],NULL);
  }

int is=closesocket(s);
}



void Send()
{
  WSAData wsd;
  WSAStartup(MAKEWORD(2,0),&wsd);

  SOCKET s =NULL;
  s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
  if(s==INVALID_SOCKET)
  {
    printf("socket created Error");
  }
  struct sockaddr_in ch;
  memset(&ch,0,sizeof(ch));
  ch.sin_family=AF_INET;
  ch.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
  ch.sin_port=htons(1041);

  int c=connect(s,(struct sockaddr *) &ch,sizeof(ch));
  printf("已经连接到服务器的1041端口！现在可以向服务器发送消息了！\n");
#define BUF_SIZE 4096
  char info[1024],buf[BUF_SIZE];

  while(1)
  {
    gets(info);
    if(info[0]=='\0')
      break;
    strcpy(buf,info);
    int nsend=send(s,buf,strlen(buf),0);
  }
  int ic=closesocket(s);
}

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