Linux 下socket通訊終極指南（附TCP、UDP完整代碼）

linux下用socket通訊，有TCP、UDP兩種協議，網上的很多教程把兩個混在了一起，或者只講其中一種。現在我把自己這兩天研究的成果匯總下來，寫了一個完整的，適合初學者參考，也方便自己以後查閱。

首先講什麼是socket，不喜歡理論的可以略過。

Berkeley通訊端應用程式介面（API）包括了一個用C語言寫成的應用程式開發庫，主要用於實現進程間通訊，在電腦網路通訊方面被廣泛使用。（來自 wikipedia socket ）

下面介紹一下常用的socket API（也來自 wikipedia socket）

 

這個列表是一個Berkeley通訊端API庫提供的函數或者方法的概要：

• socket() 建立一個新的確定類型的通訊端，類型用一個整型數值標識，並為它分配系統資源。
• bind() 一般用於伺服器端，將一個通訊端與一個通訊端地址結構相關聯，比如，一個指定的本地連接埠和IP地址。
• listen() 用於伺服器端，使一個綁定的TCP通訊端進入監聽狀態。
• connect() 用於用戶端，為一個通訊端分配一個自由的本地連接埠號碼。 如果是TCP通訊端的話，它會試圖獲得一個新的TCP串連。
• accept() 用於伺服器端。 它接受一個從遠端用戶端發出的建立一個新的TCP串連的接入請求，建立一個新的通訊端，與該串連相應的通訊端地址相關聯。
• send()和recv(),或者write()和read(),或者recvfrom()和sendto(), 用於往/從遠程通訊端發送和接受資料。
• close() 用於系統釋放分配給一個通訊端的資源。 如果是TCP，串連會被中斷。
• gethostbyname()和gethostbyaddr() 用於解析主機名稱和地址。
• select() 用於修整有如下情況的通訊端列表： 準備讀，準備寫或者是有錯誤。
• poll() 用於檢查通訊端的狀態。 通訊端可以被測試，看是否可以寫入、讀取或是有錯誤。
• getsockopt() 用於查詢指定的通訊端一個特定的通訊端選項的當前值。
• setsockopt() 用於為指定的通訊端設定一個特定的通訊端選項。

更多的細節如下給出。

[編輯]socket()

socket() 為通訊建立一個端點，為通訊端返回一個檔案描述符。 socket() 有三個參數：

• domain 為建立的通訊端指定協議集。 例如：
  • PF_INET 表示IPv4網路通訊協定
  • PF_INET6 表示IPv6
  • PF_UNIX 表示本地通訊端（使用一個檔案）
• type 如下：
  • SOCK_STREAM （可靠的面向流服務或流通訊端）
  • SOCK_DGRAM （資料報文服務或者資料報文通訊端）
  • SOCK_SEQPACKET （可靠的連續資料包服務）
  • SOCK_RAW (在網路層之上的原始協議)。
• protocol 指定實際使用的傳輸協議。 最常見的就是IPPROTO_TCP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_DCCP。這些協議都在<netinet/in.h>中有詳細說明。 如果該項為“0”的話，即根據選定的domain和type選擇使用預設協議。

如果發生錯誤，函數傳回值為-1。 否則，函數會返回一個代表新分配的描述符的整數。

原型：

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

[編輯]bind()

bind() 為一個通訊端分配地址。當使用socket()建立通訊端後，只賦予其所使用的協議，並未分配地址。在接受其它主機的串連前，必須先調用bind()為通訊端分配一個地址。bind()有三個參數：

• sockfd, 表示使用bind函數的通訊端描述符
• my_addr, 指向sockaddr結構（用於表示所分配地址）的指標
• addrlen, 用socklen_t欄位指定了sockaddr結構的長度

如果發生錯誤，函數傳回值為-1，否則為0。

原型

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

[編輯]listen()

當socket和一個地址綁定之後，listen()函數會開始監聽可能的串連請求。然而，這隻能在有可靠資料流保證的時候使用，例如：資料類型(SOCK_STREAM,SOCK_SEQPACKET)。

listen()函數需要兩個參數：

• sockfd, 一個socket的描述符.
• backlog, 一個決定監聽隊列大小的整數，當有一個串連請求到來，就會進入此監聽隊列，當隊列滿後，新的串連請求會返回錯誤。當請求被接受，返回 0。反之，錯誤返回 -1。

原型:

int listen(int sockfd, int backlog);

[編輯]accept()

當應用程式監聽來自其他主機的面對資料流的串連時，通過事件（比如Unix select()系統調用）通知它。必須用 accept()函數初始化串連。 Accept() 為每個串連創立新的通訊端並從監聽隊列中移除這個串連。它使用如下參數：

• sockfd,監聽的通訊端描述符
• cliaddr, 指向sockaddr 結構體的指標，客戶機地址資訊。
• addrlen,指向 socklen_t的指標，確定客戶機地址結構體的大小 。

返回新的通訊端描述符，出錯返回-1。進一步的通訊必須通過這個通訊端。

Datagram 通訊端不要求用accept()處理，因為接收方可能用監聽通訊端立即處理這個請求。

函數原型：

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

[編輯]connect()

connect()系統調用為一個通訊端設定串連，參數有檔案描述符和主機地址。

某些類型的通訊端是不需連線的，大多數是UDP協議。對於這些通訊端，串連時這樣的：預設發送和接收資料的主機由給定的地址確定，可以使用 send()和 recv()。 返回-1表示出錯，0表示成功。

函數原型：

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

 

TCP socket通訊

伺服器端流程如下：

1.建立serverSocket

2.初始化 serverAddr（伺服器位址）

3.將socket和serverAddr 綁定 bind

4.開始監聽 listen

5.進入while迴圈，不斷的accept接入的用戶端socket，進行讀寫操作write和read

6.關閉serverSocket

用戶端流程：

1.建立clientSocket

2.初始化 serverAddr

3.連結到伺服器 connect

4.利用write和read 進行讀寫操作

5.關閉clientSocket

具體實現代碼如下

 

#server.c(TCP)

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <errno.h>#define SRVPORT 10005#define CONNECT_NUM 5#define MAX_NUM 80int main(){    int serverSock=-1,clientSock=-1;    struct sockaddr_in serverAddr;    serverSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);    if(serverSock<0)    {        printf("socket creation failed\n");        exit(-1);    }    printf("socket create successfully.\n");    memset(&serverAddr,0,sizeof(serverAddr));    serverAddr.sin_family=AF_INET;    serverAddr.sin_port=htons((u_short) SRVPORT);    serverAddr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);    if(bind(serverSock,&serverAddr,sizeof(struct sockaddr_in))==-1)    {        printf("Bind error.\n");        exit(-1);    }    printf("Bind successful.\n");    if(listen(serverSock,10)==-1)    {        printf("Listen error!\n");    }    printf("Start to listen!\n");    char revBuf[MAX_NUM]={0};    char sedBuf[MAX_NUM]={0};    while(1)    {        clientSock=accept(serverSock,NULL,NULL);        while(1)        {            if(read(clientSock,revBuf,MAX_NUM)==-1)            {                printf("read error.\n");            }            else            {                printf("Client:%s\n",revBuf);            }            if(strcmp(revBuf,"Quit")==0||strcmp(revBuf,"quit")==0)            {                strcpy(sedBuf,"Goodbye,my dear client!");            }            else            {                strcpy(sedBuf,"Hello Client.");            }            if(write(clientSock,sedBuf,sizeof(sedBuf))==-1)            {                printf("Send error!\n");            }            printf("Me(Server):%s\n",sedBuf);            if(strcmp(revBuf,"Quit")==0||strcmp(revBuf,"quit")==0)            {                break;            }            bzero(revBuf,sizeof(revBuf));            bzero(sedBuf,sizeof(sedBuf));        }        close(clientSock);    }    close(serverSock);    return 0;}

#client.c(TCP)#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <errno.h>#include <string.h>#define SRVPORT 10005#define CONNECT_NUM 5#define MAX_NUM 80int main(){    int clientSock=-1;    struct sockaddr_in serverAddr;    clientSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);    if(clientSock<0)    {        printf("socket creation failed\n");        exit(-1);    }    printf("socket create successfully.\n");    memset(&serverAddr,0,sizeof(serverAddr));    serverAddr.sin_family=AF_INET;    serverAddr.sin_port=htons((u_short) SRVPORT);    serverAddr.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);    if(connect(clientSock,&serverAddr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)    {        printf("Connect error.\n");        exit(-1);    }    printf("Connect successful.\n");    char sedBuf[MAX_NUM]={0};    char revBuf[MAX_NUM]={0};    while(gets(sedBuf)!=-1)    {        if(write(clientSock,sedBuf,strlen(sedBuf))==-1)        {            printf("send error!\n");        }        printf("Me(Client):%s\n",sedBuf);        bzero(sedBuf,sizeof(sedBuf));        if(read(clientSock,revBuf,MAX_NUM)==-1)        {            printf("rev error!\n");        }        printf("Sever:%s\n",revBuf);        if(strcmp(revBuf,"Goodbye,my dear client!")==0)            break;        bzero(revBuf,sizeof(revBuf));    }    close(clientSock);    return 0;}

UDP協議不能保證資料通訊的可靠性，但是開銷更低，編起來也更加簡單

 

伺服器流程：

1.建立serverSocket

2.設定伺服器位址 serverAddr

3.將serverSocket和serverAddr綁定 bind

4.開始進行讀寫 sendto和recvfrom

5.關閉serverSocket

用戶端流程

1.建立clientSocket

2.設定伺服器位址 serverAddr

3.可選 設定clientAddr並和clientSocket（一般不用綁定）

4.進行發送操作 sendto

5.關閉clientSocket

具體代碼如下：

 

#server.c(UDP)#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <netinet/in.h>//for sockaddr_in#include <arpa/inet.h>//for socketint main(){ int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(fd==-1) { perror("socket create error!\n"); exit(-1); } printf("socket fd=%d\n",fd); struct sockaddr_in addr; addr.sin_family=AF_INET; addr.sin_port=htons(6666); addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); int r; r=bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)); if(r==-1) { printf("Bind error!\n"); close(fd); exit(-1); } printf("Bind successfully.\n");  char buf[255]; struct sockaddr_in from; socklen_t len; len=sizeof(from); while(1) { r=recvfrom(fd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&from,&len); if(r>0) { buf[r]=0; printf("The message received for %s is :%s\n",inet_ntoa(from.sin_addr),buf); } else { break; } } close(fd); return 0;}

 

#client.c(UDP)#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <netinet/in.h>//for sockaddr_in#include <arpa/inet.h>//for socket int main(){ int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(fd==-1) { perror("socket create error!\n"); exit(-1); } printf("socket fd=%d\n",fd); struct sockaddr_in addr_to;//目標伺服器地址 addr_to.sin_family=AF_INET; addr_to.sin_port=htons(6666); addr_to.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");  struct sockaddr_in addr_from; addr_from.sin_family=AF_INET; addr_from.sin_port=htons(0);//獲得任意空閑連接埠 addr_from.sin_addr.s_addr=htons(INADDR_ANY);//獲得本機地址 r=bind(fd,(struct sockaddr*)&addr_from,sizeof(addr_from));int r;  if(r==-1) { printf("Bind error!\n"); close(fd); exit(-1); } printf("Bind successfully.\n"); char buf[255]; int len; while(1) { r=read(0,buf,sizeof(buf));  if(r<0) { break; } len=sendto(fd,buf,r,0,(struct sockaddr*)&addr_to,sizeof(addr_to));  if(len==-1) { printf("send falure!\n"); } else { printf("%d bytes have been sended successfully!\n",len); } } close(fd); return 0;}

以上代碼均經過測試（Ubuntu12.04)，可以運行。有疑問，可以發電郵到ladd.cn@gmail.com

 

參考文章

1.wikipedia socket http://zh.wikipedia.org/wiki/Socket

2.TCP socket 之linux實現http://os.51cto.com/art/201001/179878.htm

 本文由ladd原創，歡迎轉載，但請註明出處：

http://www.cnblogs.com/ladd/archive/2012/06/25/2560888.html