二、初等网络函数介绍

要点：Linux系统是通过套接字socket来进行网络编程的。网络程序通过socket和其它几个函数的调用，会返回一个通讯的文件描述符。我们可以将这个描述符看成普通文件的描述符来操作，这就是Linux的设备无关性的好处。通过向描述符进行读写操作可以实现网络之间的数据交流。

1、socket

函数原型：

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

参数解释：

domain：说明网络程序所在主机采用的通讯协议族（AF_UNIX和AF_INET等）

AF_UNIX只能用于单一的unix系统进程间通信，而AF_INET可以针对internet，允许在远程主机之间通信。

type：表明网络程序所采用的通讯协议（SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM等）

SOCK_STREAM表明TCP 协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流。
SOCK_DGRAM 表明UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信。

protocol：由于前面指定了type类型，在此一般用0来赋值就ok了。

socket为网络通信做了基本准备，成功时返回文件描述符，失败时返回-1，可以通过查看errno知道出错的详细情况。

2、bind

函数原型：

int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr,int addrlen);

参数解释：

sockfd：调用socket函数后返回的文件描述符。

addrlen：sockaddr结构的长度。

my_addr：指向sockaddr的指针。

其中sockaddr的结构定义为：

struct sockaddr{
    unsigned short sa_family;
    char sa_data[14];
};

  不过由于系统的兼容性，我们一般不用这个头文件，而使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替。在中有sockaddr_in的定义 ：

struct sockaddr_in{
    unsigned short sin_family;
    unsigned short int sin_port;
    struct in_addr sin_addr;
    unsigned char sin_zero[8];
};

sin_family一般为AF_INET,
sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信,
sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的. 

bind将本地的端口同socket返回的文件描述符绑定在一起，成功时返回0，失败时返回-1。

3、listen

函数原型：

int listen(int sockfd,int backlog);

参数解释：

sockfd:是bind后的文件描述符。

backlog:设置请求排队的最大长度。当有多个客户端程序和服务端相连时， 使用这个表示可以介绍的排队长度。

listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字，成功时返回0，失败时返回-1。

4、accept

函数原型：

int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,int *addrlen);

sockfd：listen的监听套接字。

addr和addrlen是用来给客户端的程序填写的，服务器端只要传递指针就可以了。

bind、listen和accept是服务器端用的函数。accept调用时，服务器端的程序会一直阻塞到有一个客户端程序发出了连接。accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符，这个时候服务器端就可以向该描述符写信息了。失败时返回-1.

5、connect

函数原型：

int connect(int sockfd,struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);

sockfd：socket返回的文件描述符。

serv_addr：存储了服务器端的连接信息，其中sin_addr是服务端的地址。

addrlen：serv_addr的长度。

connect函数就是客户端用来同服务端连接的，成功时返回0，失败时返回-1。sockfd是同服务端通讯的文件描述符。

实例一  服务器程序

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, new_fd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    struct sockaddr_in client_addr;
    int sin_size, portnumber;
    char hello[] = "Helloworld\n";
    if (argc != 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage:%s portnumber\a\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    if ((portnumber = atoi(argv[1])) < 0)
    {
        fprintf(stderr, "Usage:%s portnumber\a\n", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    //服务端开始建立socket描述符
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Socket error:%s\n\a", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    //服务器端填充sockaddr结构
    bzero(&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(portnumber);

    //绑定sockfd描述符
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)(&server_addr), sizeof(struct sockaddr)) == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Bind error:%s\n\a", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    //监听sockfd描述符
    if (listen(sockfd, 5) == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Listen error:%s\n\a", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    while (1)
    {
        //服务器阻塞，直到客户端程序建立连接
        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
        if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)(&client_addr), &sin_size)) == -1)
        {
            fprintf(stderr, "Accept error:%s\n\a", strerror(errno));
            exit(1);
        }

        fprintf(stderr, "Server get connection from %s\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
        if (write(new_fd, hello, strlen(hello)) == -1)
        {
            fprintf(stderr, "Write error:%s\n\a", strerror(errno));
            exit(1);
        }
        close(sockfd);
        exit(0);
    }
}

客户端程序

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

int main(int argc, char *argv[])
{
        int sockfd;
        char buffer[1024];
        struct sockaddr_in server_addr;
        struct hostent *host;
        int portnumber,nbytes;

        if(argc!=3)
        {
                fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
                exit(1);
        }

        if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
        {
                fprintf(stderr,"Gethostname error\n");
                exit(1);
        }

        if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
        {
                fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber\a\n",argv[0]);
                exit(1);
        }

        /* 客户程序开始建立 sockfd描述符  */
        if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
        {
                fprintf(stderr,"Socket Error:%s\a\n",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        /* 客户程序填充服务端的资料       */
        bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
        server_addr.sin_family=AF_INET;
        server_addr.sin_port=htons(portnumber);
        server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->h_addr);

        /* 客户程序发起连接请求         */ 
        if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1)
        {
                fprintf(stderr,"Connect Error:%s\a\n",strerror(errno));
                exit(1);
        }

        /* 连接成功了           */
        if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
        {
                fprintf(stderr,"Read Error:%s\n",strerror(errno));
                exit(1);
        }
        buffer[nbytes]='\0';
        printf("I have received:%s\n",buffer);
        /* 结束通讯     */
        close(sockfd);
        exit(0);
}

 

简单总结：

服务器端的构建过程：socket-->bind-->listen-->accept

客户端：socket-->connect