网络编程-一个简单的echo程序(0)-蒲公英云

来源：公众号【编程珠玑】
作者：守望先生

前言

在上一篇《网络编程-从TCP连接的建立说起》中简单介绍了TCP连接的建立，本文暂时先抛开TCP更加详细的介绍，来看看如何实现一个简单的网络程序。

一个简单的echo程序

本文以及后续文章都将会围绕该程序进行介绍。程序大体流程如下：

$640?wx\_fmt=png$

echo程序

首先启动服务端，客户端通过TCP的三次握手与服务端建立连接；而后，客户端发送一段字符串，服务端收到字符串后，原封不动的发回给客户端。

我们先将代码呈现，后面再进行更加详细的解释。
客户端代码client.c如下：

//client.c
//来源：公众号【编程珠玑】网站：https://www.yanbinghu.com
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#define MAXLINE 128
int main(int argc, char **argv)
{
    int    sockfd;  //连接描述符
    struct sockaddr_in    servaddr;//socket结构信息
    char sendMsg[MAXLINE] = {
   0};
    char recvMsg[MAXLINE] = {
   0};
    //检查参数数量
    if (argc < 2)
    {
        printf("usage: ./client ip port\n");
        return -1;
    }
    //初始化结构体
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    //指定协议族
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    //第一个参数为ip地址，需要把ip地址转换为sin_addr类型
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);
    //第二个参数为端口号
    servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == sockfd)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    //连接服务器，如果非0，则连接失败
    if(0 != connect(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)))
    {
        perror("connect failed");
        return -1;
    }
    //从控制台读取消息
    if(NULL !=fgets(sendMsg,MAXLINE,stdin))
    {        
        write(sockfd, sendMsg, strlen(sendMsg));
    }
    if(0 != read(sockfd, recvMsg, MAXLINE))
    {
        printf("recv msg:%s\n",recvMsg);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

服务端代码server.c如下:

//server.c
//来源：公众号【编程珠玑】网站：https://www.yanbinghu.com
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#define SERV_PORT 1234
#define MAXLINE 128
int main(int argc, char **argv)
{
    int    listenfd = 0;//监听描述符
    int    connfd = 0; //已连接描述符
    socklen_t clilen;
    char recvMsg[MAXLINE] = {
   0};
    //服务器和客户端socket信息
    struct sockaddr_in    cliaddr, servaddr;
    char ip[MAXLINE] = {
   0};
    //初始化服务端socket信息
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    //如果输入ip和端口，使用输入的ip和端口
    if(3 == argc)
    {
        inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);
        servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    }
    else
    {   
        //使用默认的ip和port
        servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);
    }
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == listenfd)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    //绑定指定ip和端口
    if(0 != bind(listenfd,  (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)))
    {
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("start server at %s:%d\n",inet_ntop(AF_INET,&servaddr.sin_addr,ip,MAXLINE),ntohs(servaddr.sin_port));
    listen(listenfd, 4);
    //处理来自客户端的连接
    clilen = sizeof(cliaddr);
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);
    if(-1 == connfd)
    {
        perror("accept failed");
        return -1;
    }
    printf("connect from %s %d\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,ip,MAXLINE),ntohs(cliaddr.sin_port));
    //读取客户端发送的消息
    if(0 != read(connfd, recvMsg, MAXLINE))
    {
        printf("recv msg:%s\n",recvMsg);
    }
    //将读取内容原封不动地发送回去
    write(connfd, recvMsg, MAXLINE);
    close(connfd);
    close(listenfd);
    return 0;
}

编译运行

编译客户端服务端代码：

$ gcc -o client client.c
$ gcc -o server server.c

在两个终端分别运行server和client。

$ ./server
start server at 0.0.0.0:1234start server at 0.0.0.0:1234

运行客户端，并输入内容：

$ ./client 127.0.0.1 1234
hello 编程珠玑

服务端最终打印：

start server at 0.0.0.0:1234
connect from 127.0.0.1 47536
recv msg:hello 编程珠玑

客户端最终打印：

hello 编程珠玑
recv msg:hello 编程珠玑

从运行结果可以看到，客户端连接到服务端后，发送一段字符串“hello 编程珠玑”后，服务端返回同样的字符串，达到了我们想要的目的。当然代码里有很多地方还需要完善，但这不影响我们对网络编程的学习。

整体流程说明

整体流程可结合下图来理解：

$640?wx\_fmt=png$

TCP的三次握手，我们在《网络编程-从TCP连接的建立说起》中就已经介绍了。在图中，标示了在调用某些接口后的状态。例如，服务端在调用socket，bind，listen等函数后，处于LISTEN状态；客户端调用connect函数并返回后，完成三次握手，客户端与服务端都处于ESTABLISHED状态。

这些状态我们是可以观察到的，首先在一个终端启动服务器：

$ ./server
start server at 0.0.0.0:1234

在另外一个终端使用netstat命令（或使用ss命令）观察：

$ netstat -anp |grep :1234
tcp        0      0 0.0.0.0:1234            0.0.0.0:*               LISTEN      17730/server

netstat命令的使用可参考netstat命令详解，可以看到server程序当前处于LISTEN状态。

而如果客户端进行连接后再观察会发现：

$ netstat -anp |grep :1234
tcp        0      0 0.0.0.0:1234            0.0.0.0:*               LISTEN      17730/server    
tcp        0      0 127.0.0.1:48094         127.0.0.1:1234          ESTABLISHED 17957/client    
tcp        0      0 127.0.0.1:1234          127.0.0.1:48094         ESTABLISHED 17730/server