Socket编程实践_迭代回显服务器_UDP版

素颜马尾好姑娘i 2022-05-23 08:25 62阅读 0赞

### Socket编程接口 ###

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**创建socket套接字的API**

函数原型

*  int socket(int af, int type, int protocol)

参数说明

*  af(address famly)为地址族，也就是IP地址类型，常用有AF\_INET和AF\_INET6。(INET是“internet”的缩写）AF\_INET表示ipv4地址，例如：127.0.0.1(127.0.0.1是一个特殊的地址，代表本机地址）；AF\_INET6表示ipv6地址，例如：1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B。
 *  type为数据传输方式，常用的有SOCK\_STREAM和SOCK\_DGRAM。  
    前者表示面向有连接的数据传输方式。数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或者丢失则重新发送，但效率相对较慢。常见的http协议就是采用的SOCK\_STREAM传输数据，因为要保证数据的正确性，否则网页就不能正确解析。
    
    后者表示面向无连接的数据传输方式。计算机只管传输数据，不做数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。但是这种传输方式的效率比前者高。（一般的视频聊天和语音聊天就使用SOCK\_DGRAM传输数据，SOCK\_DGRAM也没有想象中那么糟糕，不会频繁的丢失数据，数据错误只是小概率事件。)
 *  protocol表示传输协议，常用的有IPPROTO\_TCP和IPPTOTO\_UDP，分别代表TCP传输协议和UDP传输协议。一般有了af和type两个参数就足够了，因为操作系统会自动推演出协议类型，除非：有两种不同的协议支持同一种地址类型和数据传输类型。如果不是这种特殊情况，那么这个参数就可以填 0。

**绑定端口号的API**  
函数原型

*  int bind(int sock, struct sockaddr \*addr, socklen\_t addrlen)

参数说明

*  sock为socket文件描述符
 *  addr为sockaddr结构体变量的指针
 *  addrlen为addr变量的大小，用sizeof(addr)计算得出。

这个函数的第二个参数在传参的时候，我们通常是定义一个sockaddr\_in类型的结构体，初始化后，强制类型转换为sockaddr类型的。

sockaddr\_in结构体成员说明：

struct sockaddr_in{
        sa_family_t sin_family;
        uin16_t sin_port;
        struct in_addr sin_addr;
        char buf[8];
    }

成员说明：  
1）sin\_family和socket()的第一个参数含义相同，取值也要保持一致。  
2）uint16\_t 的长度为两个字节，理论上端口号的取值范围为0~65536,但是0~1023的端口一般由系统分配给特定的服务程序（称为知名端口号），例如Web服务的端口号为80,FTP服务的端口号为21，所以我们的程序使用的端口号一般要大于1023,小于65536。（端口号要用htos()函数转换，hots()函数的作用是将本机字节序转换为网络字节序）  
3）sin\_addr是struct in\_addr结构体类型的变量。

struct in_addr{
        in_addr_t s_addr;
    }

in\_addr\_t在头文件< netinet/in.h >中定义，等价于unisgned long,长度为4个字节，也就是说，s\_addr是一个整数，而IP地址是一个字符串，所以这个参数需要用inet\_addr()函数进行转换，eg:  
`unsigned long ip = inet_addr("127.0.0.1");`  
4）sin\_zero\[8\]是多余的8个字节，一般用memset函数将结构体变量全置为0，给前三个成员复制后，第四个成员自然是0。

**接收数据并保存源地址的API**  
函数原型：

int recvfrom(socket s, char *buf, int len, int flags, \
                 struct sockaddr *from, int fromlen);

参数说明：

*  s:标识一个已经可用的套接字
 *  buf:接收数据的缓冲区
 *  len:缓冲区长度
 *  flags:调用操作方式（这个参数一般不关心，填0即可）
 *  from:指针，指向装有源地址的缓冲区
 *  fromlen:指针，指向from缓冲区长度值

**向指定目的地发送数据的API**  
函数原型：

int sendto(socket s, const char *buf, int len, int flags, \
               const struct sockaddr *to, int tolen);

参数说明：

*  s：一个标识套接口的描述字。
 *  buf：包含待发送数据的缓冲区。
 *  len：buf缓冲区中数据的长度。
 *  flags：调用方式标志位。（一般不关心，填0即可）
 *  to：（可选）指针，指向目的套接口的地址。
 *  tolen：to所指地址的长度。

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业务逻辑：  
1. 尝试从socket中读取客户端发送的请求  
2. 读取到请求后，根据请求内容，计算生成响应  
3. 把响应写回到socket中，再传递给客户端

注意：

1.  客户端不需要调用bind()绑定端口号，因为如果在同一台机器上启动多个客户端，就容易出现端口号已经被占用导致不能成功建立连接的错误。
2.  服务器端如果不调用bind()绑定端口号，那么内核就会自动给服务器分配监听端口，每次启动服务器时的端口号都不一样，就会导致客户端无法连接服务器。

**服务器端代码**

#include<stdio.h>
    #include<string.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<unistd.h>
    #include<sys/socket.h>
    #include<netinet/in.h>
    #include<arpa/inet.h>
    
    typedef struct sockaddr sockaddr;
    typedef struct sockaddr_in sockaddr_in;
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        if(argc != 3){
            printf("Usage ./server [ip] [port]\n"_;
            return 1;
        }
        //创建socket文件
        int socket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0);
        if(socket < 0){
            perror("socket");
            return 1;
        }
        //绑定端口号
        struct sockaddr_in addr;
        addr.sin_family = AF_INET;
        addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
        addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
        int ret = bind(sock, (sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
        if(ret < 0){
            perror("bind");
            return 1;
        }
        while(1){
            sockaddr_in peer;
            socklen_t len = sizeof(peer);
            char buf[1024] = {
       0};
            //从socket中接收消息
            ssize read_size = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf) - 1,\
                                0, (sockaddr*)*peer,&len);
            if(read_size < 0){
                perror("recvfrom");
                continue;
            }
            buf[read_size] = '\0';
            //将消息打印到屏幕上
            printf("[%s ：%d] %s\n",inet_ntoa(peer.sin_addr), \
                    ntohs(peer,sin_port), buf);
            //将消息发送回客户端
            sendto(sock, buf, strlen(buf), 0, \
                    (sockaddr*)&peer, sizeof(peer));
        }
        close(sock);
        return 0;
    }

**客户端代码**

#include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<unistd.h>
    #include<sys/socket.h>
    #include<netinet/in.h>
    #iclude<arpa/inet.h>
    
    typedef struct sockaddr sockaddr;
    typedef struct sockaddr_in sockaddr_in;
    
    
    //通过命令行参数，指定客户端向哪个服务器发送服务
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        if(argc != 3){
            printf("Usage ./client [ip] [port]\n");
            return 1;
        }
        int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM,0);
        if(sock < 0){
            perror("sock");
            return 1;
        }
        sockaddr_in server_addr;
        server_addr.sin_family = AF_INET;
        server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argc[1]);
        server_addr,sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    
        while(1){
            //1.从标准输入读取数据
            char buf[1024] = {
       0};
            ssize_t read_size = read(0, buf, sizeof(buf) - 1);
            if(read_size < 0){
                perror("read");
                close(socket);
                return 1;
            }
            if(read_size == 0){
                printf("read done!\n");
                close(socket);
                return 0;
            }
            buf[read_size] = '\0';
            //2.把数据发送给服务器
            sendto(socket, buf, strlen(buf), 0, \
                  (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
            //3.尝试从服务器读取数据
            //此时revcfrom不需要知道对端的IP和端口号
            //因为收到的数据一定是服务器发回来的
            //而服务器对应的IP端口号已知
            char buf_output[1024] = {
       0};
            read_size = recvfrom(sock, buf_output, \
                            sizeof(buf_output) - 1, 0, NULL, NULL);
    
            //4.把读取到的结果写到标准输出上
            printf("server resp %s\n",buf_output);
        }
    
        close(socket);
        return 0;
    }