1 理解网络编程和套接字

套接字

构建服务端套接字

套接字 socket 是网络传输用的软件设备，可以理解成连接网络的工具

套接字的创建

#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocal); // 创建相当于在打电话时候的电话机的套接字
// 成功时返回文件描述符，失败返回 -1

分配地址信息（IP 和端口号）

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
// 成功返回 0，失败返回 1

把套接字转化成可接收连接的状态

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
// success 0, fail -1

受理连接请求

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
// success 文件描述符, fail -1

`Hello World!` 服务器端

服务端收到请求后返回 Hello World!

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <string.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <sys/socket.h>  
void error_handling(char *message);  

int main(int argc, char *argv[]) {  
    int serv_sock, clnt_sock;  

    struct sockaddr_in serv_addr, clnt_addr;  
    socklen_t clnt_addr_size;  

    char message[] = "Hello, World!";  

    if (argc != 2) {  
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

    serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (serv_sock == -1) {  
        error_handling("socket() error");  
    }  
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));  

    if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {  
        error_handling("bind() error");  
    }  
    if (listen(serv_sock, 5) == -1) {  
        error_handling("listen() error");  
    }  
    clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);  
    clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_addr,&clnt_addr_size);  
    if (clnt_sock == -1) {  
        error_handling("accept() error");  
    }  

    write(clnt_sock, message, sizeof(message));  
    close(clnt_sock);  
    close(serv_sock);  
    return 0;  
}  

void error_handling(char *message) {  
    fputs(message, stderr);  
    fputc('\n', stderr);  
    exit(1);  
}

构建客户端套接字

客户端请求连接

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
// success 0, fail -1

客户端只需要调用 socket 创建套接字和附送连接请求两个步骤

客户端

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include <string.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <sys/socket.h>  

void error_handling(char *message);  

int main(int argc, char *argv[]) {  
    int sock;  
    struct sockaddr_in serv_addr;  
    char message[30];  
    int str_len;  

    if (argc != 3) {  
        printf("Usage : %s <IP> <port>\n",argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (sock == -1) {error_handling("socket() error");}  

    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);  
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  

    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {  
        error_handling("connect() error");  
    }  

    str_len = read(sock,message,sizeof(message)-1);  
    if (str_len == -1) {  
        error_handling("read() error");  
    }  
    printf("Message from server : %s\n",message);  
    close(sock);  
    return 0;  
}  


void error_handling(char *message) {  
    fputs(message, stderr);  
    fputc('\n', stderr);  
    exit(1);  
}

基于 Linux 的文件操作

对 Linux 而言，socket 操作和文件操作没有区别，数据传输过程使用文件读写函数，但是 Windows 要区分 socket 和文件

下面介绍的函数为 Linux 提供并非 ANSI 标准

文件描述符

以下是分配给标准输入输出和标准错误的文件描述符

0 标准输入 Standard Input
1 标准输出 Standard Output
2 标准错误 Standard Error

文件和套接字一般经过创建过程再回分配文件描述符，而以上三种对象即使没有经过特殊创建过程，程序运行后也会被自动分配文件描述符

打开文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int open(const char *path, int flag);
// success 文件描述符，fail -1

flag 是一个常量值，对应不同的打开模式，如果需要传递多个参数，需要通过位或运算符组合来传递

打开模式	含义
O_CREAT	必要时创建文件
O_TRUNC	删除全部现有数据
O_APPEND	维持现有数据，保存到其后面
O_RDONLY	只读打开
O_WRONLY	只写打开
O_RDWR	读写打开

关闭文件

#include <unistd.h>

int close(int fd); // fd 是文件描述符
// success 0, fail -1

此函数不仅可以关闭文件，还可以关闭套接字，因为 Linux 系统不区分文件和套接字

写入文件

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void * buf, size_t nbytes);
    // success 写入的字节数，fail -1

size_t 是通过 typedef 声明的 unsigned int 类型，对 ssize_t 来说，多加的 s 代表 signed，即 ssize_t 代表 signed int，这些数据类型一般在 sys/types.h 头文件中由 typedef 定义，相当于给熟悉的基本数据类型起别名，_t 是为了区分操作系统定义的数据类型

读取文件

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void * buf, size_t nbytes);
// success 接收的字节数，fail -1

Windows 套接字

需要头文件 winsock2.h，链接 ws2_32.lib 库，如果是 Visual Studio 可以通过属性里面的附加依赖项添加 ws2_32.lib

`Winsock` 初始化

首先需要调用初始化函数指定 Winsock 版本，并初始化相关的库

#include <winsock2.h>

int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData); // Winsock 版本信息，WSADATA 结构体的地址
// success 0, fail error code

WORD 是 typedef 的 unsigned short

第一个参数是套接字版本信息，若版本为 1.2，1 为主版本号，2 为副版本号，应该传递 0x0201，高八位是副版本号，低八位是主版本号。但是手动构建版本号很麻烦，可以通过函数 MAKEWORD(1,2) 直接构建版本信息

第二个参数传入 WSADATA 类型的结构体变量地址，LPWSADATA 是 WSADATA 的指针类型。调用函数后，相应参数将被填充已经初始化的库信息。虽然没有特殊含义，但是为了调用初始化函数必须传递

int main(int argc, char *argv[])
{
    WSADATA wsaData;
    // Something else...
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData) != 0)
    {
        ErrorHandling("WSAStartup() error!");
    }
    // Something else...
    return 0;
}

当不再使用时，注销库

#include <winsock2.h>
int WSACleanup(void);
// success 0, fail SOCKET_ERROR

`Winsock` 数据传输函数

#include <winsock2.h>

int send(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags);
// success 传输字节数，fail SOCKET_ERROR
// buf 待传输数据的缓冲地址值，len 要传输的字节数，flags 传输数据时的选项信息

#include <winsock2.h>

int recv(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags);
// success 传输字节数（EOF 为 0），fail SOCKET_ERROR
// s 套接字句柄值，buf 保存接收数据的缓冲地址值，len 能够接收的最大字节数，flags 选项信息

1 理解网络编程和套接字

套接字

构建服务端套接字

Hello World! 服务器端

构建客户端套接字

客户端

基于 Linux 的文件操作

Windows 套接字

Winsock 初始化

相关函数

Winsock 数据传输函数

`Hello World!` 服务器端

`Winsock` 初始化

`Winsock` 数据传输函数