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Windows/Linux C语言的Socket编程例子(TCP和UDP)

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发表于 2018-1-12 15:36:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
     最近看了一些网络编程的书籍,一直以来总感觉网络编程神秘莫测,其实网络编程入门还是很容易学的,下面这些代码是我在linux下编写的,已经运行过了,编译之后就可以运行了。有不足之处希望大家多多指出,共同学习交流。

     套接字是一种进程间的通信的方法,不同于以往介绍的进程间通信方法的是,它并不局限于同一台计算机的资源,例如文件系统空间,共享内存或者消息队列。套接字可以认为是对管道概念的扩展——一台机器上的进程可以使用套接字与另一台机器上的进程通信。因此客户与服务器可以分散在网络中。同一台机器上的进程间也可以用套接字通信。套接字是一种通信机制,客户/服务器系统既可以在本地单机上运行,也可以在网络中运行。套接字与管道的区别:它明确区分客户与服务器,可以实现将多个客户连接到一个服务器。

     套接字的工作过程(服务器端):首先,服务器应用程序通过socket系统调用创建一个套接字,它是系统分配给该服务器进程的类似文件描述符的资源,不能与其他进程共享。其次,服务器进程使用bind系统调用给套接字命名。本地套接字的名字是linux文件系统的文件名,一般放在/tmp或者/usr/tmp 目录下。网络套接字的名字是与客户相连接的特定网络有关的服务标识符。此标识符允许linux将进入的针对特定端口号的连接转到正确的服务器进程。接下来,服务器进程开始等待客户连接到这个命名套接字,调用listen创建一个等待队列以便存放来自客户的进入连接。最后,服务器通过accept系统调用来接受客户的连接。此时,会产生一个与原有的命名套接字不同的新套接字,它仅用于与这个特定的客户通信,而命名套接字则被保留下来继续处理来自其他客户的连接。  

     套接字的工作过程(客户端):调用socket创建一个未命名套接字,将服务器的命名套接字作为一个地址来调用connect与服务器建立连接。一旦建立了连接,就可以像使用底层文件描述符那样来用套接字进行双向的数据通信。
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 楼主| 发表于 2018-1-12 15:37:18 | 显示全部楼层
一、Linux Socket

1、TCP协议:

服务器端:tcp_server.c
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <sys/types.h>  
  3. #include <sys/socket.h>  
  4. #include <netinet/in.h>  
  5. #include <arpa/inet.h>  
  6.   
  7. int main(int argc, char *argv[])  
  8. {  
  9.     int server_sockfd;//服务器端套接字  
  10.     int client_sockfd;//客户端套接字  
  11.     int len;  
  12.     struct sockaddr_in my_addr;   //服务器网络地址结构体  
  13.     struct sockaddr_in remote_addr; //客户端网络地址结构体  
  14.     int sin_size;  
  15.     char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区  
  16.     memset(&my_addr,0,sizeof(my_addr)); //数据初始化--清零  
  17.     my_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信  
  18.     my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上  
  19.     my_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号  
  20.       
  21.     /*创建服务器端套接字--IPv4协议,面向连接通信,TCP协议*/  
  22.     if((server_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)  
  23.     {   
  24.         perror("socket");  
  25.         return 1;  
  26.     }  
  27.    
  28.         /*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/  
  29.     if (bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)  
  30.     {  
  31.         perror("bind");  
  32.         return 1;  
  33.     }  
  34.       
  35.     /*监听连接请求--监听队列长度为5*/  
  36.     listen(server_sockfd,5);  
  37.       
  38.     sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);  
  39.       
  40.     /*等待客户端连接请求到达*/  
  41.     if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)  
  42.     {  
  43.         perror("accept");  
  44.         return 1;  
  45.     }  
  46.     printf("accept client %s\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));  
  47.     len=send(client_sockfd,"Welcome to my server\n",21,0);//发送欢迎信息  
  48.       
  49.     /*接收客户端的数据并将其发送给客户端--recv返回接收到的字节数,send返回发送的字节数*/  
  50.     while((len=recv(client_sockfd,buf,BUFSIZ,0))>0)  
  51.     {  
  52.         buf[len]='\0';  
  53.         printf("%s\n",buf);  
  54.         if(send(client_sockfd,buf,len,0)<0)  
  55.         {  
  56.             perror("write");  
  57.             return 1;  
  58.         }  
  59.     }  
  60.     close(client_sockfd);  
  61.     close(server_sockfd);  
  62.         return 0;  
  63. }  
复制代码
客户端:tcp_client.c
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <sys/types.h>  
  3. #include <sys/socket.h>  
  4. #include <netinet/in.h>  
  5. #include <arpa/inet.h>  
  6.   
  7. int main(int argc, char *argv[])  
  8. {  
  9.     int client_sockfd;  
  10.     int len;  
  11.     struct sockaddr_in remote_addr; //服务器端网络地址结构体  
  12.     char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区  
  13.     memset(&remote_addr,0,sizeof(remote_addr)); //数据初始化--清零  
  14.     remote_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信  
  15.     remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//服务器IP地址  
  16.     remote_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号  
  17.       
  18.     /*创建客户端套接字--IPv4协议,面向连接通信,TCP协议*/  
  19.     if((client_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)  
  20.     {  
  21.         perror("socket");  
  22.         return 1;  
  23.     }  
  24.       
  25.     /*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/  
  26.     if(connect(client_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)  
  27.     {  
  28.         perror("connect");  
  29.         return 1;  
  30.     }  
  31.     printf("connected to server\n");  
  32.     len=recv(client_sockfd,buf,BUFSIZ,0);//接收服务器端信息  
  33.          buf[len]='\0';  
  34.     printf("%s",buf); //打印服务器端信息  
  35.       
  36.     /*循环的发送接收信息并打印接收信息--recv返回接收到的字节数,send返回发送的字节数*/  
  37.     while(1)  
  38.     {  
  39.         printf("Enter string to send:");  
  40.         scanf("%s",buf);  
  41.         if(!strcmp(buf,"quit"))  
  42.             break;  
  43.         len=send(client_sockfd,buf,strlen(buf),0);  
  44.         len=recv(client_sockfd,buf,BUFSIZ,0);  
  45.         buf[len]='\0';  
  46.         printf("received:%s\n",buf);  
  47.     }  
  48.     close(client_sockfd);//关闭套接字  
  49.         return 0;  
  50. }  
复制代码


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 楼主| 发表于 2018-1-12 15:38:31 | 显示全部楼层
2、UDP协议:

服务器端:udp_server.c

  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <sys/types.h>  
  3. #include <sys/socket.h>  
  4. #include <netinet/in.h>  
  5. #include <arpa/inet.h>  
  6.   
  7. int main(int argc, char *argv[])  
  8. {  
  9.     int server_sockfd;  
  10.     int len;  
  11.     struct sockaddr_in my_addr;   //服务器网络地址结构体  
  12.     struct sockaddr_in remote_addr; //客户端网络地址结构体  
  13.     int sin_size;  
  14.     char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区  
  15.     memset(&my_addr,0,sizeof(my_addr)); //数据初始化--清零  
  16.     my_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信  
  17.     my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上  
  18.     my_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号  
  19.       
  20.     /*创建服务器端套接字--IPv4协议,面向无连接通信,UDP协议*/  
  21.     if((server_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0)  
  22.     {   
  23.         perror("socket");  
  24.         return 1;  
  25.     }  
  26.    
  27.     /*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/  
  28.     if (bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)  
  29.     {  
  30.         perror("bind");  
  31.         return 1;  
  32.     }  
  33.     sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);  
  34.     printf("waiting for a packet...\n");  
  35.       
  36.     /*接收客户端的数据并将其发送给客户端--recvfrom是无连接的*/  
  37.     if((len=recvfrom(server_sockfd,buf,BUFSIZ,0,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)  
  38.     {  
  39.         perror("recvfrom");  
  40.         return 1;  
  41.     }  
  42.     printf("received packet from %s:\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));  
  43.     buf[len]='\0';  
  44.     printf("contents: %s\n",buf);  
  45.     close(server_sockfd);  
  46.     return 0;  
  47. }  
复制代码


客户端:udp_client.c

  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <sys/types.h>  
  3. #include <sys/socket.h>  
  4. #include <netinet/in.h>  
  5. #include <arpa/inet.h>  
  6.   
  7. int main(int argc, char *argv[])  
  8. {  
  9.     int client_sockfd;  
  10.     int len;  
  11.         struct sockaddr_in remote_addr; //服务器端网络地址结构体  
  12.     int sin_size;  
  13.     char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区  
  14.     memset(&remote_addr,0,sizeof(remote_addr)); //数据初始化--清零  
  15.     remote_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信  
  16.     remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//服务器IP地址  
  17.     remote_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号  
  18.   
  19.         /*创建客户端套接字--IPv4协议,面向无连接通信,UDP协议*/  
  20.     if((client_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0)  
  21.     {   
  22.         perror("socket");  
  23.         return 1;  
  24.     }  
  25.     strcpy(buf,"This is a test message");  
  26.     printf("sending: '%s'\n",buf);  
  27.     sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);  
  28.       
  29.     /*向服务器发送数据包*/  
  30.     if((len=sendto(client_sockfd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr *)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr)))<0)  
  31.     {  
  32.         perror("recvfrom");   
  33.         return 1;  
  34.     }  
  35.     close(client_sockfd);  
  36.     return 0;  
  37. }  
复制代码
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 楼主| 发表于 2018-1-12 15:39:40 | 显示全部楼层
socket函数API.cpp

htons();//将short类型的值从主机字节序转换为网络字节序
inet_addr();//将IP地址字符串转换为long类型的网络字节序
gethostbyname();//获得与该域名对应的IP地址
inet_ntoa();//将long类型的网络字节序转换成IP地址字符串


二、Windows Socket (VC6)1、TCP协议server端:

  1. #include "stdafx.h"  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <winsock2.h>  
  4.   
  5. #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")  
  6.   
  7. int main(int argc, char* argv[])  
  8. {  
  9.     //初始化WSA  
  10.     WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);  
  11.     WSADATA wsaData;  
  12.     if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData)!=0)  
  13.     {  
  14.         return 0;  
  15.     }  
  16.   
  17.     //创建套接字  
  18.     SOCKET slisten = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  
  19.     if(slisten == INVALID_SOCKET)  
  20.     {  
  21.         printf("socket error !");  
  22.         return 0;  
  23.     }  
  24.   
  25.     //绑定IP和端口  
  26.     sockaddr_in sin;  
  27.     sin.sin_family = AF_INET;  
  28.     sin.sin_port = htons(8888);  
  29.     sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;   
  30.     if(bind(slisten, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)  
  31.     {  
  32.         printf("bind error !");  
  33.     }  
  34.   
  35.     //开始监听  
  36.     if(listen(slisten, 5) == SOCKET_ERROR)  
  37.     {  
  38.         printf("listen error !");  
  39.         return 0;  
  40.     }  
  41.   
  42.     //循环接收数据  
  43.     SOCKET sClient;  
  44.     sockaddr_in remoteAddr;  
  45.     int nAddrlen = sizeof(remoteAddr);  
  46.     char revData[255];   
  47.     while (true)  
  48.     {  
  49.         printf("等待连接...\n");  
  50.         sClient = accept(slisten, (SOCKADDR *)&remoteAddr, &nAddrlen);  
  51.         if(sClient == INVALID_SOCKET)  
  52.         {  
  53.             printf("accept error !");  
  54.             continue;  
  55.         }  
  56.         printf("接受到一个连接:%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));  
  57.          
  58.         //接收数据  
  59.         int ret = recv(sClient, revData, 255, 0);         
  60.         if(ret > 0)  
  61.         {  
  62.             revData[ret] = 0x00;  
  63.             printf(revData);  
  64.         }  
  65.   
  66.         //发送数据  
  67.         char * sendData = "你好,TCP客户端!\n";  
  68.         send(sClient, sendData, strlen(sendData), 0);  
  69.         closesocket(sClient);  
  70.     }  
  71.       
  72.     closesocket(slisten);  
  73.     WSACleanup();  
  74.     return 0;  
  75. }  
复制代码
client端

  1. #include "stdafx.h"  
  2. #include <WINSOCK2.H>  
  3. #include <STDIO.H>  
  4.   
  5. #pragma  comment(lib,"ws2_32.lib")  
  6.   
  7. int main(int argc, char* argv[])  
  8. {  
  9.     WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);  
  10.     WSADATA data;   
  11.     if(WSAStartup(sockVersion, &data) != 0)  
  12.     {  
  13.         return 0;  
  14.     }  
  15.   
  16.     SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  
  17.     if(sclient == INVALID_SOCKET)  
  18.     {  
  19.         printf("invalid socket !");  
  20.         return 0;  
  21.     }  
  22.   
  23.     sockaddr_in serAddr;  
  24.     serAddr.sin_family = AF_INET;  
  25.     serAddr.sin_port = htons(8888);  
  26.     serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");   
  27.     if (connect(sclient, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) == SOCKET_ERROR)  
  28.     {  
  29.         printf("connect error !");  
  30.         closesocket(sclient);  
  31.         return 0;  
  32.     }  
  33.     char * sendData = "你好,TCP服务端,我是客户端!\n";  
  34.     send(sclient, sendData, strlen(sendData), 0);  
  35.   
  36.     char recData[255];  
  37.     int ret = recv(sclient, recData, 255, 0);  
  38.     if(ret > 0)  
  39.     {  
  40.         recData[ret] = 0x00;  
  41.         printf(recData);  
  42.     }  
  43.     closesocket(sclient);  
  44.     WSACleanup();  
  45.     return 0;  
  46. }  
复制代码




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2、UDP协议server端:

  1. #include "stdafx.h"  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <winsock2.h>  
  4.   
  5. #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")   
  6.   
  7. int main(int argc, char* argv[])  
  8. {  
  9.     WSADATA wsaData;  
  10.     WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);  
  11.     if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)  
  12.     {  
  13.         return 0;  
  14.     }  
  15.   
  16.     SOCKET serSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);   
  17.     if(serSocket == INVALID_SOCKET)  
  18.     {  
  19.         printf("socket error !");  
  20.         return 0;  
  21.     }  
  22.   
  23.     sockaddr_in serAddr;  
  24.     serAddr.sin_family = AF_INET;  
  25.     serAddr.sin_port = htons(8888);  
  26.     serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;  
  27.     if(bind(serSocket, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) == SOCKET_ERROR)  
  28.     {  
  29.         printf("bind error !");  
  30.         closesocket(serSocket);  
  31.         return 0;  
  32.     }  
  33.       
  34.     sockaddr_in remoteAddr;  
  35.     int nAddrLen = sizeof(remoteAddr);   
  36.     while (true)  
  37.     {  
  38.         char recvData[255];   
  39.         int ret = recvfrom(serSocket, recvData, 255, 0, (sockaddr *)&remoteAddr, &nAddrLen);  
  40.         if (ret > 0)  
  41.         {  
  42.             recvData[ret] = 0x00;  
  43.             printf("接受到一个连接:%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));  
  44.             printf(recvData);            
  45.         }  
  46.   
  47.         char * sendData = "一个来自服务端的UDP数据包\n";  
  48.         sendto(serSocket, sendData, strlen(sendData), 0, (sockaddr *)&remoteAddr, nAddrLen);      
  49.   
  50.     }  
  51.     closesocket(serSocket);   
  52.     WSACleanup();  
  53.     return 0;  
  54. }  
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 楼主| 发表于 2018-1-12 15:40:51 | 显示全部楼层
client端:
  1. #include "stdafx.h"  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <winsock2.h>  
  4.   
  5. #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")   
  6.   
  7. int main(int argc, char* argv[])  
  8. {  
  9.     WORD socketVersion = MAKEWORD(2,2);  
  10.     WSADATA wsaData;   
  11.     if(WSAStartup(socketVersion, &wsaData) != 0)  
  12.     {  
  13.         return 0;  
  14.     }  
  15.     SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);  
  16.       
  17.     sockaddr_in sin;  
  18.     sin.sin_family = AF_INET;  
  19.     sin.sin_port = htons(8888);  
  20.     sin.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");  
  21.     int len = sizeof(sin);  
  22.       
  23.     char * sendData = "来自客户端的数据包.\n";  
  24.     sendto(sclient, sendData, strlen(sendData), 0, (sockaddr *)&sin, len);  
  25.   
  26.     char recvData[255];      
  27.     int ret = recvfrom(sclient, recvData, 255, 0, (sockaddr *)&sin, &len);  
  28.     if(ret > 0)  
  29.     {  
  30.         recvData[ret] = 0x00;  
  31.         printf(recvData);  
  32.     }  
  33.   
  34.     closesocket(sclient);  
  35.     WSACleanup();  
  36.     return 0;  
  37. }  
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 楼主| 发表于 2018-1-12 15:41:32 | 显示全部楼层
三、Linux 与 Windows Socket 的区别

1)头文件

windows下winsock.h或winsock2.h
linux下netinet/in.h(大部分都在这儿),unistd.h(close函数在这儿),sys/socket.h(在in.h里已经包含了,可以省了)

2)初始化
windows下需要用WSAStartup启动Ws2_32.lib,并且要用#pragma comment(lib,"Ws2_32")来告知编译器链接该lib。
linux下不需要

3)关闭socket
windows下closesocket(...)
linux下close(...)

4)类型
windows下SOCKET
linux下int(我喜欢用long,这样保证是4byte,因为-1我总喜欢写成0xFFFF)

5)获取错误码
windows下getlasterror()/WSAGetLastError()
linux下,未能成功执行的socket操作会返回-1;如果包含了errno.h,就会设置errno变量

6)设置非阻塞
windows下ioctlsocket()
linux下fcntl(),需要头文件fcntl.h

7)send函数最后一个参数
windows下一般设置为0
linux下最好设置为MSG_NOSIGNAL,如果不设置,在发送出错后有可能会导致程序退出

8)毫秒级时间获取
windows下GetTickCount()
linux下gettimeofday()

9)多线程
windows下包含process.h,使用_beginthread和_endthread
linux下包含pthread.h,使用pthread_create和pthread_exit

10)用IP定义一个地址(sockaddr_in的结构的区别)
windows下addr_var.sin_addr.S_un.S_addr
linux下addr_var.sin_addr.s_addr
而且Winsock里最后那个32bit的S_addr也有几个以联合(Union)的形式与它共享内存空间的成员变量(便于以其他方式赋值),而Linux的Socket没有这个联合,就是一个32bit的s_addr。遇到那种得到了是4个char的IP的形式(比如127一个,0一个,0一个和1一个共四个char),WinSock可以直接用4个S_b来赋值到S_addr里,而在Linux下,可以用边向左移位(一下8bit,共四下)边相加的方法赋值。

11)异常处理
linux下当连接断开,还发数据的时候,不仅send()的返回值会有反映,而且还会像系统发送一个异常消息,如果不作处理,系统会出BrokePipe,程序会退出。为此,send()函数的最后一个参数可以设MSG_NOSIGNAL,禁止send()函数向系统发送异常消息。
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