网络编程套接字详解

Shaw0xyz · 发表于 2024-5-25 12:34:04

本帖最后由 Shaw0xyz 于 2024-5-25 13:05 编辑

1. 概述

网络编程是现代应用程序开发的基础，而套接字 (Socket) 是网络通信的核心。本文将详细介绍linux网络编程中的套接字，包括基本概念、常用函数以及实际案例。

2. 套接字基本概念

2.1. 什么是套接字

套接字是网络通信的端点，提供了应用程序之间在网络上传输数据的机制。它可以用于不同主机之间的通信，也可以用于同一主机上不同进程之间的通信。

2.2. 套接字类型

套接字主要分为以下几种类型：

- 流套接字 (SOCK_STREAM)：提供面向连接的、可靠的字节流服务。典型协议是TCP。
- 数据报套接字 (SOCK_DGRAM)：提供无连接的、不可靠的消息服务。典型协议是UDP。

2.3. 套接字地址

套接字地址包括IP地址和端口号。IP地址用于标识主机，端口号用于标识主机上的特定进程。

3. 套接字编程步骤

3.1. 创建套接字

使用`socket()`函数创建套接字。

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
}

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#3.2. 绑定地址

使用`bind()`函数将套接字绑定到特定地址和端口。

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
server_addr.sin_port = htons(8080);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
perror("bind");
exit(EXIT_FAILURE);
}

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#3.3. 监听和接受连接

对于流套接字，需要使用`listen()`函数监听连接请求，使用`accept()`函数接受连接。

if (listen(sockfd, 5) < 0) {
perror("listen");
exit(EXIT_FAILURE);
}
int client_sockfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
if (client_sockfd < 0) {
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}

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#3.4. 发送和接收数据

使用`send()`和`recv()`函数发送和接收数据。

char buffer[1024];
int bytes_received = recv(client_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
if (bytes_received < 0) {
perror("recv");
exit(EXIT_FAILURE);
}
const char *message = "Hello, Client!";
int bytes_sent = send(client_sockfd, message, strlen(message), 0);
if (bytes_sent < 0) {
perror("send");
exit(EXIT_FAILURE);
}

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#3.5. 关闭套接字

通信完成后，使用`close()`函数关闭套接字。

close(client_sockfd);
close(sockfd);

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4. 实际案例

#4.1. TCP服务器示例

以下是一个简单的TCP服务器示例，接受客户端连接并发送欢迎消息。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
}
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
server_addr.sin_port = htons(8080);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
perror("bind");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (listen(sockfd, 5) < 0) {
perror("listen");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Server listening on port 8080...\n");
int client_sockfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
if (client_sockfd < 0) {
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}
const char *message = "Welcome to the server!";
if (send(client_sockfd, message, strlen(message), 0) < 0) {
perror("send");
exit(EXIT_FAILURE);
}
close(client_sockfd);
close(sockfd);
return 0;
}

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#4.2. TCP客户端示例

以下是一个简单的TCP客户端示例，连接服务器并接收消息。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
}
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
server_addr.sin_port = htons(8080);
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
perror("connect");
exit(EXIT_FAILURE);
}
char buffer[1024];
if (recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0) < 0) {
perror("recv");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Received message: %s\n", buffer);
close(sockfd);
return 0;
}

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5. 总结

通过本文，你应该对Linux网络编程中的套接字有了基本了解。套接字提供了强大的网络通信能力，可以用于构建各种网络应用程序。掌握套接字编程，可以让你在开发网络应用时游刃有余。希望这些示例代码能帮助你快速上手套接字编程，并应用到实际项目中。

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