【socket笔记】TCP、UDP通信总结

【温馨提示】这篇笔记比较长，可在后台回复关键词：TCP，获取这篇笔记的PDF及文中代码的下载链接。

一、什么是socket？

Socket的英文原义是“孔”或“插座”。在编程中，Socket被称做 套接字，是网络通信中的一种约定。Socket编程的应用无处不在，我们平时用的QQ、微信、浏览器等程序，都与Socket编程有关。我们平时使用浏览器查资料，这个过程的技术原理是怎样的呢？

我们平时使用浏览器，大致就是这样的一个过程。这里有两个重要的名词： 服务端与 客户端。

Socket编程的目的就是如何实现这两端之间的通信。

1、Socket编程在嵌入式中也很重要

Socket编程不仅仅在互联网方面很重要，在我们的嵌入式方面也是非常的重要，因为现在很多电子设备都趋向于联网。比如很多嵌入式工作的招聘要求都会有这一条要求：

说一点题外话，还在学校的朋友，如果感觉到很迷茫，不知道学什么的时候，可以上招聘网站上看看自己未来工作相关的职位的任职要求，这样就可以总结自己的一些不足、比较有针对性的去学习。

二、Socket编程中的几个重要概念

Socket编程用于解决我们 客户端与 服务端之间通信的问题。我们平时多多少少都有听过IP地址、端口、TCP协议、UDP协议等概念，这些都与Socket编程中相关，想要知道怎么用起来，当然得先了解它们的一些介绍。下面看一下这些专业术语的一些要点介绍：

1、什么是IP地址？

IP地址（InternetProtocolAddress）是指互联网协议地址，又译为 网际协议地址。IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。若计算机1知道计算机2的IP地址，则计算机1就能访问计算机2。

IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址通常用 点分十进制表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。

IP地址有 IPv4与 IPv6之分，现在用得较多的是IPv4。其中，有一个特殊的IP地址需要我们记住： 127.0.0.1，这是回送地址，即本地机，一般用来测试使用。后边我们的实例中会用到。

关于IP地址还有很多知识要点，但是对于在Socket编程中的应用，我们暂且知道这么多就可以。

2、什么是TCP/IP端口？

上一点中我们提到，若计算机1知道计算机2的IP地址，则计算机1就能访问计算机2。但是，我们要访问计算机2中的不同的应用软件，则还得需要一个信息： 端口。端口使用16bit进行编号，即其范围为： 0~65536。但 0~1023 的端口一般由系统分配给特定的服务程序，例如 Web 服务的端口号为 80，FTP 服务的端口号为 21等。

3、什么是协议？

协议（Protocol）是通信双方进行数据交互的一种约定。如TCP、UDP协议：

（1）TCP协议

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，数据可以准确发送，数据丢失会重发。TCP协议常用于web应用中。

TCP连接（三次握手）

TCP传输起始时，客户端、服务端要完成三次数据交互工作才能建立连接，常称为三次握手。可形象比喻为如下对话：

客户端：服务端您好，我有数据要发给你，请求您开通访问权限。

服务端：客户端您好，已给您开通权限，您可以发送数据了。

客户端：收到，谢谢。

具体示意图为：

这里的SYN和ACK是都是标志位，其中SYN代表新建一个连接，ACK代表确认。其中m、n都是随机数。具体说明如：

  • 第一次握手：SYN标志位被置位，客户端向服务端发送一个随机数m。

  • 第二次握手：ACK、SYN标志位被置位。服务端向客户端发送m+1表示确认刚才收到的数据，同时向客户端发送一个随机数n。

  • 第三次握手：ACK标志被置位。客户端向服务端发送n+1表示确认收到数据。

TCP断开（四次挥手）

TCP断开连接时，客户端、服务端要完成四次数据交互工作才能建立连接，常称为四次挥手。可形象比喻为如下对话：

客户端：服务端您好，我发送数据完毕了，即将和您断开连接。

服务端：客户端您好，我稍稍准备一下，再给您断开

服务端：客户端您好，我准备好了，您可以断开连接了。

客户端：好的，合作愉快！

具体示意图为：

这里的FIN也是一个标志位，代表断开连接。具体说明类似三次握手。

为什么建立连接只需要三次数据交互，而断开连接需要四次呢？

建立连接时，服务端在监听状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。

而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

（2）UDP协议

UDP（User Datagram Protocol， 用户数据报协议）是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，可以保证通讯效率，传输延时小。例如视频聊天应用中用的就是UDP协议，这样可以保证及时丢失少量数据，视频的显示也不受很大影响。

4、什么是协议族？

协议族是多个协议的统称。比如我们的TCP/IP协议族，其不仅仅是TCP协议、IP协议，而是多个协议的集合，其包含IP、TCP、UDP、FTP、SMTP等协议。

三、socket编程的API接口

1、Linux下的socket API接口

（1）创建socket：socket()函数

函数原型：

  1. int socket(int af, int type, int protocol);

  • af参数：af 为地址族（Address Family），也就是 IP 地址类型，常用的有 AFINET 和 AFINET6，其前缀也可以是PF（Protocol Family），即PFINET 和 PFINET6。

  • type参数：type 为数据传输方式，常用的有 面向连接（ SOCK_STREAM）方式（即TCP） 和 无连接（ SOCK_DGRAM）的方式（即UDP）。

  • protocol参数：protocol 表示传输协议，常用的有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，分别表示 TCP 传输协议和 UDP 传输协议。

使用示例：

创建TCP套接字：

  1. int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

创建UDP套接字：

  1. int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);

（2）绑定套接字：bind()函数

函数原型：

  1. int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

  • sock参数：sock 为 socket 文件描述符。

  • addr参数：addr 为 sockaddr 结构体变量的指针。

  • addrlen参数：addrlen 为 addr 变量的大小，可由 sizeof() 计算得出。

使用示例：

将创建的套接字 ServerSock与本地IP 127.0.0.1、端口 1314进行绑定：

  1. /* 创建服务端socket */

  2. int ServerSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

  3. /* 设置服务端信息 */

  4. struct sockaddr_in ServerSockAddr;

  5. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr)); // 给结构体ServerSockAddr清零

  6. ServerSockAddr.sin_family = PF_INET; // 使用IPv4地址

  7. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// 本机IP地址

  8. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314); // 端口

  9. /* 绑定套接字 */

  10. bind(ServerSock, (SOCKADDR*)&ServerSockAddr, sizeof(SOCKADDR));

其中 structsockaddr_in类型的结构体变量用于保存IPv4的IP信息。若是IPv6，则有对应的结构体：

  1. struct sockaddr_in6

  2. {

  3. sa_family_t sin6_family; // 地址类型，取值为AF_INET6

  4. in_port_t sin6_port; // 16位端口号

  5. uint32_t sin6_flowinfo; // IPv6流信息

  6. struct in6_addr sin6_addr; // 具体的IPv6地址

  7. uint32_t sin6_scope_id; // 接口范围ID

  8. };

（3）建立连接：connect()函数

函数原型：

  1. int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

参数与 bind()的参数类似。

使用示例：

  1. int ClientSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

  2. connect(ClientSock, (SOCKADDR*)&ServerSockAddr, sizeof(SOCKADDR));

（4）监听：listen()函数

函数原型：

  1. int listen(int sock, int backlog);

  • sock参数：sock 为需要进入监听状态的套接字。

  • backlog参数：backlog 为请求队列的最大长度。

使用示例：

  1. /* 进入监听状态 */

  2. listen(ServerSock, 10);

（5）接收请求：accept()函数

函数原型：

  1. int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

  • sock参数：sock 为服务器端套接字。

  • addr参数：addr 为 sockaddr_in 结构体变量。

  • addrlen参数：addrlen 为参数 addr 的长度，可由 sizeof() 求得。

  • 返回值：一个新的套接字，用于与客户端通信。

使用示例：

  1. /* 监听客户端请求，accept函数返回一个新的套接字，发送和接收都是用这个套接字 */

  2. int ClientSock = accept(ServerSock, (SOCKADDR*)&ClientAddr, &len);

（6）关闭：close()函数

函数原型：

  1. int close(int fd);

  • fd：要关闭的文件描述符。

使用示例：

  1. close(ServerSock);

（7）数据的接收和发送

数据收发函数有几组：

  • read()/write()

  • recv()/send()

  • readv()/writev()

  • recvmsg()/sendmsg()

  • recvfrom()/sendto()

函数原型：

  1. ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

  2. ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

  3. ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

  4. ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

  5. ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,

  6. const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

  7. ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,

  8. struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

  9. ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);

  10. ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

这里介绍一下recv()/send()、recvfrom()/sendto()。

recv()函数：

  1. ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

  • sockfd参数：sockfd为要接收数据的套接字。

  • buf参数：buf 为要接收的数据的缓冲区地址。

  • len参数：len 为要接收的数据的字节数。

  • flags参数：flags 为接收数据时的选项，常设为0。

send()函数：

  1. ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

  • sockfd参数：sockfd为要发送数据的套接字。

  • buf参数：buf 为要发送的数据的缓冲区地址。

  • len参数：len 为要发送的数据的字节数。

  • flags参数：flags 为发送数据时的选项，常设为0。

recvfrom()函数：

  1. ssize_t recvfrom(int sock, void *buf, size_t nbytes, int flags, struct sockadr *from, socklen_t *addrlen);

  • sock：用于接收UDP数据的套接字；

  • buf：保存接收数据的缓冲区地址；

  • nbytes：可接收的最大字节数（不能超过buf缓冲区的大小）；

  • flags：可选项参数，若没有可传递0；

  • from：存有发送端地址信息的sockaddr结构体变量的地址；

  • addrlen：保存参数 from 的结构体变量长度的变量地址值。

sendto()函数：

  1. ssize_t sendto(int sock, void *buf, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr *to, socklen_t addrlen);

  • sock：用于传输UDP数据的套接字；

  • buf：保存待传输数据的缓冲区地址；

  • nbytes：带传输数据的长度（以字节计）；

  • flags：可选项参数，若没有可传递0；

  • to：存有目标地址信息的 sockaddr 结构体变量的地址；

  • addrlen：传递给参数 to 的地址值结构体变量的长度。

2、windows下的socket API接口

跟Linux下的差不多：

  1. SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

  2. int bind(SOCKET sock, const struct sockaddr *addr, int addrlen);

  3. int connect(SOCKET sock, const struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

  4. int listen(SOCKET sock, int backlog);

  5. SOCKET accept(SOCKET sock, struct sockaddr *addr, int *addrlen);

  6. int closesocket( SOCKET s);

  7. int send(SOCKET sock, const char *buf, int len, int flags);

  8. int recv(SOCKET sock, char *buf, int len, int flags);

  9. int recvfrom(SOCKET sock, char *buf, int nbytes, int flags, const struct sockaddr *from, int *addrlen);

  10. int sendto(SOCKET sock, const char *buf, int nbytes, int flags, const struct sockadr *to, int addrlen);

3、TCP、UDP通信的socket编程过程图

（1）TCP通信socket编程过程

（2）UDP通信socket编程过程

四、socket的应用实例

1、基于TCP的本地客户端、服务端信息交互实例

本例的例子实现的功能为：本地TCP客户端往本地TCP服务端发送数据，TCP服务端收到数据则会打印输出，同时把原数据返回给TCP客户端。这个例子类似于我们在做单片机的串口实验时，串口上位机往我们的单片机发送数据，单片机收到数据则把该数据原样返回给上位机。

（1）windows的程序：

服务端程序tcp_server.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <winsock2.h>

  3. #define BUF_LEN 100

  4. int main(void)

  5. {

  6. WSADATA wd;

  7. SOCKET ServerSock, ClientSock;

  8. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  9. SOCKADDR ClientAddr;

  10. SOCKADDR_IN ServerSockAddr;

  11. int addr_size = 0, recv_len = 0;

  12. /* 初始化操作sock需要的DLL */

  13. WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wd);

  14. /* 创建服务端socket */

  15. if (-1 == (ServerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)))

  16. {

  17. printf("socket error!\n");

  18. exit(1);

  19. }

  20. /* 设置服务端信息 */

  21. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr)); // 给结构体ServerSockAddr清零

  22. ServerSockAddr.sin_family = AF_INET; // 使用IPv4地址

  23. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// 本机IP地址

  24. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314); // 端口

  25. /* 绑定套接字 */

  26. if (-1 == bind(ServerSock, (SOCKADDR*)&ServerSockAddr, sizeof(SOCKADDR)))

  27. {

  28. printf("bind error!\n");

  29. exit(1);

  30. }

  31. /* 进入监听状态 */

  32. if (-1 == listen(ServerSock, 10))

  33. {

  34. printf("listen error!\n");

  35. exit(1);

  36. }

  37. addr_size = sizeof(SOCKADDR);

  38. while (1)

  39. {

  40. /* 监听客户端请求，accept函数返回一个新的套接字，发送和接收都是用这个套接字 */

  41. if (-1 == (ClientSock = accept(ServerSock, (SOCKADDR*)&ClientAddr, &addr_size)))

  42. {

  43. printf("socket error!\n");

  44. exit(1);

  45. }

  46. /* 接受客户端的返回数据 */

  47. int recv_len = recv(ClientSock, Buf, BUF_LEN, 0);

  48. printf("客户端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  49. /* 发送数据到客户端 */

  50. send(ClientSock, Buf, recv_len, 0);

  51. /* 关闭客户端套接字 */

  52. closesocket(ClientSock);

  53. /* 清空缓冲区 */

  54. memset(Buf, 0, BUF_LEN);

  55. }

  56. /*如果有退出循环的条件，这里还需要清除对socket库的使用*/

  57. /* 关闭服务端套接字 */

  58. //closesocket(ServerSock);

  59. /* WSACleanup();*/

  60. return 0;

  61. }

客户端程序tcp_client.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <winsock2.h>

  3. #define BUF_LEN 100

  4. int main(void)

  5. {

  6. WSADATA wd;

  7. SOCKET ClientSock;

  8. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  9. SOCKADDR_IN ServerSockAddr;

  10. /* 初始化操作sock需要的DLL */

  11. WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wd);

  12. /* 向服务器发起请求 */

  13. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr));

  14. ServerSockAddr.sin_family = AF_INET;

  15. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

  16. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314);

  17. while (1)

  18. {

  19. /* 创建客户端socket */

  20. if (-1 == (ClientSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)))

  21. {

  22. printf("socket error!\n");

  23. exit(1);

  24. }

  25. if (-1 == connect(ClientSock, (SOCKADDR*)&ServerSockAddr, sizeof(SOCKADDR)))

  26. {

  27. printf("connect error!\n");

  28. exit(1);

  29. }

  30. printf("请输入一个字符串，发送给服务端：");

  31. gets(Buf);

  32. /* 发送数据到服务端 */

  33. send(ClientSock, Buf, strlen(Buf), 0);

  34. /* 接受服务端的返回数据 */

  35. recv(ClientSock, Buf, BUF_LEN, 0);

  36. printf("服务端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  37. memset(Buf, 0, BUF_LEN); // 重置缓冲区

  38. closesocket(ClientSock); // 关闭套接字

  39. }

  40. // WSACleanup(); /*如果有退出循环的条件，这里还需要清除对socket库的使用*/

  41. return 0;

  42. }

我们上边的IP地址概念那一部分中，有强调 127.0.0.1这个IP是一个特殊的IP地址，这是回送地址，即本地机，一般用来测试使用。这个例子中我们就用到了。此外，端口我们设置为 1314，这是随意设置的，只要范围在 1024~65536之间就可以。

本文使用的是gcc编译器编译（关于gcc编译器的相关介绍可查看往期笔记：【C语言笔记】使用notepad++、MinGW来开发C程序及【C语言笔记】windows命令行下编译C程序），编译命令如下：

  1. gcc tcp_client.c -o tcp_client.exe -lwsock32

  2. gcc tcp_server.c -o tcp_server.exe -lwsock32

这里必须要加 -lwsock32这个参数用于链接windows下socket编程必须的winsock2这个库。若是使用集成开发环境，则需要把 wsock32.lib放在工程目录下，并在我们代码中 #include<winsock2.h> 下面加上一行 #pragmacomment(lib,"ws2_32.lib")代码（这种情况本人未验证，有兴趣的朋友可尝试）。

实验现象：

先启动服务端程序 tcp_server.exe，再启动客户端程序 tcp_client.exe，并在客户端中输入字符串，则当服务端会接收到字符串时会打印输出，与此同时也会往客户端返回相同的数据：

动图：

（2）Linux的程序：

在linux下，“一切都是文件”，所以这里我们的套接字也当做文件来看待。

服务端程序linux_tcp_server.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <string.h>

  3. #include <stdlib.h>

  4. #include <unistd.h>

  5. #include <arpa/inet.h>

  6. #include <sys/socket.h>

  7. #include <netinet/in.h>

  8. #define BUF_LEN 100

  9. int main(void)

  10. {

  11. int ServerFd, ClientFd;

  12. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  13. struct sockaddr ClientAddr;

  14. int addr_len = 0, recv_len = 0;

  15. struct sockaddr_in ServerSockAddr;

  16. int optval = 1;

  17. /* 创建服务端文件描述符 */

  18. if (-1 == (ServerFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)))

  19. {

  20. printf("socket error!\n");

  21. exit(1);

  22. }

  23. /* 设置服务端信息 */

  24. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr)); // 给结构体ServerSockAddr清零

  25. ServerSockAddr.sin_family = AF_INET; // 使用IPv4地址

  26. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 自动获取IP地址

  27. ServerSockAddr.sin_port = htons(6666); // 端口

  28. // 设置地址和端口号可以重复使用

  29. if (setsockopt(ServerFd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) < 0)

  30. {

  31. printf("setsockopt error!\n");

  32. exit(1);

  33. }

  34. /* 绑定操作，绑定前加上上面的socket属性可重复使用地址 */

  35. if (-1 == bind(ServerFd, (struct sockaddr*)&ServerSockAddr, sizeof(struct sockaddr)))

  36. {

  37. printf("bind error!\n");

  38. exit(1);

  39. }

  40. /* 进入监听状态 */

  41. if (-1 == (listen(ServerFd, 10)))

  42. {

  43. printf("listen error!\n");

  44. exit(1);

  45. }

  46. addr_len = sizeof(struct sockaddr);

  47. while (1)

  48. {

  49. /* 监听客户端请求，accept函数返回一个新的套接字，发送和接收都是用这个套接字 */

  50. if (-1 == (ClientFd = accept(ServerFd, (struct sockaddr*)&ClientAddr, &addr_len)))

  51. {

  52. printf("accept error!\n");

  53. exit(1);

  54. }

  55. /* 接受客户端的返回数据 */

  56. if ((recv_len = recv(ClientFd, Buf, BUF_LEN, 0)) < 0)

  57. {

  58. printf("recv error!\n");

  59. exit(1);

  60. }

  61. printf("客户端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  62. /* 发送数据到客户端 */

  63. send(ClientFd, Buf, recv_len, 0);

  64. /* 关闭客户端套接字 */

  65. close(ClientFd);

  66. /* 清空缓冲区 */

  67. memset(Buf, 0, BUF_LEN);

  68. }

  69. return 0;

  70. }

客户端程序linux_tcp_client.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <string.h>

  3. #include <stdlib.h>

  4. #include <unistd.h>

  5. #include <arpa/inet.h>

  6. #include <sys/socket.h>

  7. #define BUF_LEN 100

  8. int main(void)

  9. {

  10. int ClientFd;

  11. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  12. struct sockaddr_in ServerSockAddr;

  13. /* 向服务器发起请求 */

  14. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr));

  15. ServerSockAddr.sin_family = AF_INET;

  16. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

  17. ServerSockAddr.sin_port = htons(6666);

  18. while (1)

  19. {

  20. /* 创建客户端socket */

  21. if (-1 == (ClientFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)))

  22. {

  23. printf("socket error!\n");

  24. exit(1);

  25. }

  26. /* 连接 */

  27. if (-1 == connect(ClientFd, (struct sockaddr*)&ServerSockAddr, sizeof(ServerSockAddr)))

  28. {

  29. printf("connect error!\n");

  30. exit(1);

  31. }

  32. printf("请输入一个字符串，发送给服务端：");

  33. gets(Buf);

  34. /* 发送数据到服务端 */

  35. send(ClientFd, Buf, strlen(Buf), 0);

  36. memset(Buf, 0, BUF_LEN); // 重置缓冲区

  37. /* 接受服务端的返回数据 */

  38. recv(ClientFd, Buf, BUF_LEN, 0);

  39. printf("服务端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  40. memset(Buf, 0, BUF_LEN); // 重置缓冲区

  41. close(ClientFd); // 关闭套接字

  42. }

  43. return 0;

  44. }

Linux下编译就不需要添加 -lwsock32参数：

  1. gcc linux_tcp_server.c -o linux_tcp_server

  2. gcc linux_tcp_client.c -o linux_tcp_client

实验现象：

在调试这份程序时，出现了绑定错误：

经上网查询发现是端口重复使用，可以在调用 bind()函数之前调用 setsockopt()函数以解决端口重复使用的问题：

2、基于UDP的本地客户端、服务端信息交互实例

（1）windows的程序

服务端程序udp_server.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <winsock2.h>

  3. #define BUF_LEN 100

  4. int main(void)

  5. {

  6. WSADATA wd;

  7. SOCKET ServerSock;

  8. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  9. SOCKADDR ClientAddr;

  10. SOCKADDR_IN ServerSockAddr;

  11. int addr_size = 0;

  12. /* 初始化操作sock需要的DLL */

  13. WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wd);

  14. /* 创建服务端socket */

  15. if(-1 == (ServerSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)))

  16. {

  17. printf("socket error!\n");

  18. exit(1);

  19. }

  20. /* 设置服务端信息 */

  21. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr)); // 给结构体ServerSockAddr清零

  22. ServerSockAddr.sin_family = AF_INET; // 使用IPv4地址

  23. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 自动获取IP地址

  24. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314); // 端口

  25. /* 绑定套接字 */

  26. if (-1 == (bind(ServerSock, (SOCKADDR*)&ServerSockAddr, sizeof(SOCKADDR))))

  27. {

  28. printf("bind error!\n");

  29. exit(1);

  30. }

  31. addr_size = sizeof(SOCKADDR);

  32. while (1)

  33. {

  34. /* 接受客户端的返回数据 */

  35. int str_len = recvfrom(ServerSock, Buf, BUF_LEN, 0, &ClientAddr, &addr_size);

  36. printf("客户端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  37. /* 发送数据到客户端 */

  38. sendto(ServerSock, Buf, str_len, 0, &ClientAddr, addr_size);

  39. /* 清空缓冲区 */

  40. memset(Buf, 0, BUF_LEN);

  41. }

  42. /*如果有退出循环的条件，这里还需要清除对socket库的使用*/

  43. /* 关闭服务端套接字 */

  44. //closesocket(ServerSock);

  45. /* WSACleanup();*/

  46. return 0;

  47. }

客户端程序udp_client.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <winsock2.h>

  3. #define BUF_LEN 100

  4. int main(void)

  5. {

  6. WSADATA wd;

  7. SOCKET ClientSock;

  8. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  9. SOCKADDR ServerAddr;

  10. SOCKADDR_IN ServerSockAddr;

  11. int ServerAddrLen = 0;

  12. /* 初始化操作sock需要的DLL */

  13. WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wd);

  14. /* 创建客户端socket */

  15. if (-1 == (ClientSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)))

  16. {

  17. printf("socket error!\n");

  18. exit(1);

  19. }

  20. /* 向服务器发起请求 */

  21. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr));

  22. ServerSockAddr.sin_family = PF_INET;

  23. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

  24. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314);

  25. ServerAddrLen = sizeof(ServerAddr);

  26. while (1)

  27. {

  28. printf("请输入一个字符串，发送给服务端：");

  29. gets(Buf);

  30. /* 发送数据到服务端 */

  31. sendto(ClientSock, Buf, strlen(Buf), 0, (struct sockaddr*)&ServerSockAddr, sizeof(ServerSockAddr));

  32. /* 接受服务端的返回数据 */

  33. recvfrom(ClientSock, Buf, BUF_LEN, 0, &ServerAddr, &ServerAddrLen);

  34. printf("服务端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  35. memset(Buf, 0, BUF_LEN); // 重置缓冲区

  36. }

  37. closesocket(ClientSock); // 关闭套接字

  38. // WSACleanup(); /*如果有退出循环的条件，这里还需要清除对socket库的使用*/

  39. return 0;

  40. }

（2）Linux下的程序

服务端程序linux_udp_server.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <string.h>

  3. #include <stdlib.h>

  4. #include <unistd.h>

  5. #include <arpa/inet.h>

  6. #include <sys/socket.h>

  7. #include <netinet/in.h>

  8. #define BUF_LEN 100

  9. int main(void)

  10. {

  11. int ServerFd;

  12. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  13. struct sockaddr ClientAddr;

  14. struct sockaddr_in ServerSockAddr;

  15. int addr_size = 0;

  16. int optval = 1;

  17. /* 创建服务端socket */

  18. if ( -1 == (ServerFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)))

  19. {

  20. printf("socket error!\n");

  21. exit(1);

  22. }

  23. /* 设置服务端信息 */

  24. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr)); // 给结构体ServerSockAddr清零

  25. ServerSockAddr.sin_family = AF_INET; // 使用IPv4地址

  26. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 自动获取IP地址

  27. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314); // 端口

  28. // 设置地址和端口号可以重复使用

  29. if (setsockopt(ServerFd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) < 0)

  30. {

  31. printf("setsockopt error!\n");

  32. exit(1);

  33. }

  34. /* 绑定操作，绑定前加上上面的socket属性可重复使用地址 */

  35. if (-1 == bind(ServerFd, (struct sockaddr*)&ServerSockAddr, sizeof(ServerSockAddr)))

  36. {

  37. printf("bind error!\n");

  38. exit(1);

  39. }

  40. addr_size = sizeof(ClientAddr);

  41. while (1)

  42. {

  43. /* 接受客户端的返回数据 */

  44. int str_len = recvfrom(ServerFd, Buf, BUF_LEN, 0, &ClientAddr, &addr_size);

  45. printf("客户端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  46. /* 发送数据到客户端 */

  47. sendto(ServerFd, Buf, str_len, 0, &ClientAddr, addr_size);

  48. /* 清空缓冲区 */

  49. memset(Buf, 0, BUF_LEN);

  50. }

  51. close(ServerFd);

  52. return 0;

  53. }

客户端程序linux_udp_client.c：

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <string.h>

  3. #include <stdlib.h>

  4. #include <unistd.h>

  5. #include <arpa/inet.h>

  6. #include <sys/socket.h>

  7. #define BUF_LEN 100

  8. int main(void)

  9. {

  10. int ClientFd;

  11. char Buf[BUF_LEN] = {0};

  12. struct sockaddr ServerAddr;

  13. int addr_size = 0;

  14. struct sockaddr_in ServerSockAddr;

  15. /* 创建客户端socket */

  16. if (-1 == (ClientFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)))

  17. {

  18. printf("socket error!\n");

  19. exit(1);

  20. }

  21. /* 向服务器发起请求 */

  22. memset(&ServerSockAddr, 0, sizeof(ServerSockAddr));

  23. ServerSockAddr.sin_family = PF_INET;

  24. ServerSockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

  25. ServerSockAddr.sin_port = htons(1314);

  26. addr_size = sizeof(ServerAddr);

  27. while (1)

  28. {

  29. printf("请输入一个字符串，发送给服务端：");

  30. gets(Buf);

  31. /* 发送数据到服务端 */

  32. sendto(ClientFd, Buf, strlen(Buf), 0, (struct sockaddr*)&ServerSockAddr, sizeof(ServerSockAddr));

  33. /* 接受服务端的返回数据 */

  34. recvfrom(ClientFd, Buf, BUF_LEN, 0, &ServerAddr, &addr_size);

  35. printf("服务端发送过来的数据为：%s\n", Buf);

  36. memset(Buf, 0, BUF_LEN); // 重置缓冲区

  37. }

  38. close(ClientFd); // 关闭套接字

  39. return 0;

  40. }

实验现象：

实验现象如实例1。

五、总结

本笔记简单介绍了一些与socket编程相关的一些知识点：IP地址，什么是端口，协议等。重点介绍了TCP、UDP通信的一些原理及其API接口的用法，并给出了windows和linux下的TCP、UDP通信实例。以上就是关于socket编程的一些总结，如有错误，欢迎指出！

下一篇分享一个基于TCP的HTTP客户端的实例，欢迎持续关注！

公众号中的笔记会同步至我的个人博客中，欢迎来访

我的博客

zhengnianli.github.io
赞 (0)

相关推荐