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计算机网络编程-Socket通信以及实战

ai 2025/7/29 10:53:34

1 Socket基本原理

套接字(Socket)学习

2 代码实战

server.c

// 引入必要的头文件
#include <stdio.h>      // 标准输入输出（printf、perror等）
#include <stdlib.h>     // 标准库（exit函数）
#include <string.h>     // 字符串处理（memset、strlen等）
#include <unistd.h>     // 系统调用（close、read、write等）
#include <sys/socket.h> // socket核心函数（socket、bind、listen等）
#include <netinet/in.h> // 网络地址结构（sockaddr_in等）#define PORT 8080               // 服务器端口号（1024-65535之间，避免冲突）
#define BUFFER_SIZE 1024        // 数据缓冲区大小int main() {// 1. 定义变量int server_fd;               // 服务器socket文件描述符（类似句柄）int new_socket;              // 客户端连接的socket文件描述符struct sockaddr_in address;  // 存储服务器和客户端的地址信息int opt = 1;                 // setsockopt的选项值int addrlen = sizeof(address); // 地址结构的长度char buffer[BUFFER_SIZE] = {0}; // 数据缓冲区，初始化全为0const char *hello = "Hello from server"; // 服务器发送的消息// 2. 创建socket// 参数1：AF_INET → 使用IPv4协议// 参数2：SOCK_STREAM → 面向连接的TCP协议// 参数3：0 → 自动选择协议（此处为IPPROTO_TCP）if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {perror("socket failed"); // 出错时打印错误信息（perror会自动添加原因）exit(EXIT_FAILURE);      // 退出程序，返回失败状态}// 3. 设置socket选项（可选但推荐）// SOL_SOCKET：设置socket层面的选项// SO_REUSEADDR：允许端口被重复使用（避免服务器重启时"地址已在使用"错误）// SO_REUSEPORT：允许多个socket绑定到同一端口（需系统支持）if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {perror("setsockopt");exit(EXIT_FAILURE);}// 4. 初始化地址结构address.sin_family = AF_INET;         // 使用IPv4address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定到所有可用的本地IP（0.0.0.0）address.sin_port = htons(PORT);       // 端口号转换为网络字节序（大端序）// htons：host to network short（主机字节序→网络字节序）// 5. 绑定socket到指定地址和端口// 参数1：服务器socket的文件描述符// 参数2：通用地址结构指针（需强制转换）// 参数3：地址结构长度if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {perror("bind failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 6. 监听连接（使socket进入被动模式）// 参数2：backlog → 最大等待连接队列长度（超过则新连接被拒绝）if (listen(server_fd, 3) < 0) { // 允许最多3个连接在队列中等待perror("listen");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Server listening on port %d...\n", PORT);// 7. 接受客户端连接（阻塞等待，直到有客户端连接）// 返回一个新的socket文件描述符（用于与该客户端通信）if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {perror("accept");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Client connected: %s:%d\n", inet_ntoa(address.sin_addr), ntohs(address.sin_port));// inet_ntoa：将网络字节序的IP地址转换为字符串（如192.168.1.1）// ntohs：network to host short（网络字节序→主机字节序）// 8. 读取客户端发送的数据ssize_t valread = read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE); // read返回实际读取的字节数（<= BUFFER_SIZE），0表示客户端关闭连接，-1表示错误printf("Received from client: %s\n", buffer);// 9. 向客户端发送响应send(new_socket, hello, strlen(hello), 0); // send参数：socket、数据、长度、标志（0表示默认）printf("Hello message sent\n");// 10. 关闭连接（释放资源）close(new_socket);  // 关闭与客户端的连接close(server_fd);   // 关闭服务器socketprintf("Server closed\n");return 0;
}

client.c

// 引入必要的头文件（与服务器相同）
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>  // 额外包含：inet_addr函数（IP地址转换）#define PORT 8080               // 服务器端口号（需与服务器一致）
#define BUFFER_SIZE 1024        // 数据缓冲区大小int main(int argc, char const *argv[]) {// 1. 定义变量int sock = 0;                // 客户端socket文件描述符struct sockaddr_in serv_addr; // 服务器地址结构char buffer[BUFFER_SIZE] = {0}; // 数据缓冲区const char *hello = "Hello from client"; // 客户端发送的消息// 2. 创建socket（与服务器相同）if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {perror("socket creation error");exit(EXIT_FAILURE);}// 3. 初始化服务器地址结构memset(&serv_addr, '0', sizeof(serv_addr)); // 清空地址结构serv_addr.sin_family = AF_INET;             // IPv4serv_addr.sin_port = htons(PORT);           // 服务器端口（网络字节序）// 4. 转换服务器IP地址（字符串→网络字节序）// 若服务器在本地，可使用"127.0.0.1"；若在远程，替换为实际IPif (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {// inet_pton：将点分十进制IP转换为网络字节序（支持IPv6，比inet_addr更推荐）perror("invalid address/address not supported");exit(EXIT_FAILURE);}// 5. 连接服务器（触发TCP三次握手）if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {perror("connection failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Connected to server\n");// 6. 向服务器发送数据send(sock, hello, strlen(hello), 0);printf("Hello message sent\n");// 7. 读取服务器的响应ssize_t valread = read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);printf("Received from server: %s\n", buffer);// 8. 关闭socketclose(sock);printf("Client closed\n");return 0;
}