Linux下基於C/C++的Socket編程執行個體

Socket編程執行個體

　　 代碼執行個體中的伺服器通過socket串連向用戶端發送字串"Hello, you are connected!"。只要在伺服器上運行該伺服器軟體，在用戶端運行客戶軟體，用戶端就會收到該字串。

　　 該伺服器軟體代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#define SERVPORT 3333    /*伺服器監聽連接埠號碼 */
#define BACKLOG 10    /* 最大同時串連請求數 */

main()
{
    int sock_fd,client_fd;    /*sock_fd：監聽socket；client_fd：資料轉送socket */
    int sin_size;
    struct sockaddr_in my_addr;    /* 本機地址資訊 */
    struct sockaddr_in remote_addr;    /* 用戶端地址資訊 */
    if((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("socket建立出錯！");
        exit(1);
    }
    my_addr.sin_family=AF_INET;
    my_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
    my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
    if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("bind出錯！");
        exit(1);
    }
    if(listen(sock_fd, BACKLOG) == -1) {
        perror("listen出錯！");
        exit(1);
    }
    while(1) {
        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
        if((client_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size)) == -1) {
            perror("accept出錯");
            continue;
        }
        printf("received a connection from %s\n", inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
        if(!fork()) {    /* 子進程程式碼片段 */
            if(send(client_fd, "Hello, you are connected!\n", 26, 0) == -1) {
                perror("send出錯！");
            }
            close(client_fd);
            exit(0);
        }
        close(client_fd);
    }
}

　　伺服器的工作流程是這樣的：

　　首先調用socket函數建立一個Socket，然後調用bind函數將其與本機地址以及一個本地連接埠號碼綁定，然後調用listen在相應的socket上監聽，當accpet接收到一個串連服務要求時，將產生一個新的socket。伺服器顯示該客戶機的IP地址，並通過新的socket向用戶端發送字串"Hello，you are connected!"。最後關閉該socket。

　　代碼執行個體中的fork()函數產生一個子進程來處理資料轉送部分，fork()語句對於子進程返回的值為0。所以包含fork函數的if語句是子進程代碼部分，它與if語句後面的父進程代碼部分是並發執行的。

　　用戶端程式代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#define SERVPORT 3333
#define MAXDATASIZE 100    /*每次最大資料轉送量 */

main(int argc, char *argv[])
{
    int sock_fd, recvbytes;
    char buf[MAXDATASIZE];
    struct hostent *host;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    if(argc< 2) {
        fprintf(stderr,"Please enter the server's hostname!\n");
        exit(1);
    }
    if((host=gethostbyname(argv[1])) == NULL) {
        herror("gethostbyname出錯！");
        exit(1);
    }
    if((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("socket建立出錯！");
        exit(1);
    }
    serv_addr.sin_family=AF_INET;
    serv_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
    serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
    bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
    if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("connect出錯！");
        exit(1);
    }
    if((recvbytes=recv(sock_fd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) {
        perror("recv出錯！");
        exit(1);
    }
    buf[recvbytes] = '\0';
    printf("Received: %s",buf);
    close(sock_fd);
}

　　用戶端程式首先通過伺服器網域名稱獲得伺服器的IP地址，然後建立一個socket，調用connect函數與伺服器建立串連，串連成功之後接收從伺服器發送過來的資料，最後關閉socket。

　　函數gethostbyname()是完成網域名稱轉換的。由於IP地址難以記憶和讀寫，所以為了方便，人們常常用網域名稱來表示主機，這就需要進行網域名稱和IP地址的轉換。函數原型為：

　　 struct hostent *gethostbyname(const char *name);

　　 函數返回為hosten的結構類型，它的定義如下：

　　 struct hostent {
     char *h_name;          /* 主機的官方網域名稱 */
char **h_aliases;          /* 一個以NULL結尾的主機別名數組 */
int h_addrtype;         /* 返回的地址類型，在Internet環境下為AF-INET */
int h_length;           /* 地址的位元組長度 */
char **h_addr_list;           /* 一個以0結尾的數組，包含該主機的所有地址*/
};
#define h_addr h_addr_list[0]       /*在h-addr-list中的第一個地址*/

　　 當 gethostname()調用成功時，返回指向struct hostent的指標，當調用失敗時返回-1。當調用gethostbyname時，你不能使用perror()函數來輸出錯誤資訊，而應該使用herror()函數來輸出。

　　不需連線的客戶/伺服器程式，在原理上和串連的客戶/伺服器是一樣的，兩者的區別在於不需連線的客戶/伺服器中的客戶一般不需要建立串連，而且在發送接收資料時，需要指定遠端機的地址。

阻塞和非阻塞

　　阻塞函數在完成其指定的任務以前不允許程式調用另一個函數。例如，程式執行一個讀資料的函數調用時，在此函數完成讀操作以前將不會執行下一程式語句。當伺服器運行到accept語句時，而沒有客戶串連服務要求到來，伺服器就會停止在accept語句上等待串連服務要求的到來。這種情況稱為阻塞（blocking）。而非阻塞操作則可以立即完成。比如，如果你希望伺服器僅僅注意檢查是否有客戶在等待串連，有就接受串連，否則就繼續做其他事情，則可以通過將Socket設定為非阻塞方式來實現。非阻塞socket在沒有客戶在等待時就使accept調用立即返回。

　　 #include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
……
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
fcntl(sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK)；
……

　　通過設定Socket為非阻塞方式，可以實現"輪詢"若干Socket。當企圖從一個沒有資料等待處理的非阻塞Socket讀入資料時，函數將立即返回，傳回值為-1，共置errno值為EWOULDBLOCK。但是這種"輪詢"會使CPU處於忙等待方式，從而降低效能，浪費系統資源。而調用select()會有效地解決這個問題，它允許你把進程本身掛起來，而同時使系統核心監聽所要求的一組檔案描述符的任何活動，只要確認在任何被監控的檔案描述符上出現活動，select()調用將返回指示該檔案描述符已準備好的資訊，從而實現了為進程選出隨機的變化，而不必由進程本身對輸入進行測試而浪費CPU開銷。select函數原型為：

　　 int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

　　 其中readfds、writefds、exceptfds分別是被select()監視的讀、寫和異常處理的檔案描述符集合。如果你希望確定是否可以從標準輸入和某個socket描述符讀取資料，你只需要將標準輸入的檔案描述符0和相應的sockdtfd加入到readfds集合中；numfds的值是需要檢查的號碼最高的檔案描述符加1，這個例子中numfds的值應為sockfd+1；當select返回時，readfds將被修改，指示某個檔案描述符已經準備被讀取，你可以通過FD_ISSSET()來測試。為了實現fd_set中對應的檔案描述符的設定、複位和測試，它提供了一組宏：

　　 FD_ZERO(fd_set *set)----清除一個檔案描述符集；
FD_SET(int fd,fd_set *set)----將一個檔案描述符加入檔案描述符集中；
FD_CLR(int fd,fd_set *set)----將一個檔案描述符從檔案描述符集中清除；
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)----試判斷是否檔案描述符被置位。

　　 Timeout參數是一個指向struct timeval類型的指標，它可以使select()在等待timeout長時間後沒有檔案描述符準備好即返回。struct timeval資料結構為：

　 struct timeval {
int tv_sec; /* seconds */
int tv_usec; /* microseconds */
};

POP3用戶端執行個體

　　下面的代碼執行個體基於POP3的客戶協議，與郵件伺服器串連並取回指定使用者帳號的郵件。與郵件伺服器互動的命令儲存在字串數組POPMessage中，程式通過一個do-while迴圈依次發送這些命令。

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#define POP3SERVPORT 110
#define MAXDATASIZE 4096

main(int argc, char *argv[]){
int sock_fd;
struct hostent *host;
struct sockaddr_in serv_addr;
char *POPMessage[]={
"USER userid\r\n",
"PASS password\r\n",
"STAT\r\n",
"LIST\r\n",
"RETR 1\r\n",
"DELE 1\r\n",
"QUIT\r\n",
NULL
};
int iLength;
int iMsg=0;
int iEnd=0;
char buf[MAXDATASIZE];

if((host=gethostbyname("your.server"))==NULL) {
perror("gethostbyname error");
exit(1);
}
if ((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
perror("socket error");
exit(1);
}
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons(POP3SERVPORT);
serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
if (connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1){
perror("connect error");
exit(1);
}

do {
send(sock_fd,POPMessage[iMsg],strlen(POPMessage[iMsg]),0);
printf("have sent: %s",POPMessage[iMsg]);

iLength=recv(sock_fd,buf+iEnd,sizeof(buf)-iEnd,0);
iEnd+=iLength;
buf[iEnd]='\0';
printf("received: %s,%d\n",buf,iMsg);

iMsg++;
} while (POPMessage[iMsg]);

close(sockfd);
}

文章出處：http://www.diybl.com/course/3_program/c++/cppsl/200861/118803_3.html