C语言开发总结（四）

淩亂°似流年 2022-08-17 14:12 182阅读 0赞

linux网络编程基础知识

网络编程，一定离不开套接口；那什么是套接口呢？在Linux下，所有的I/O操作都是通过读写文件描述符而产生的，文件描述符是一个和打开的 文件相关联的整数，这个文件并不只包括真正存储在磁盘上的文件，还包括一个网络连接、一个命名管道、一个终端等，而套接口就是系统进程和文件描述符通信的 一种方法。目前最常用的套接口是字：字节流套接口(基于TCP)和数据报套接口(基于UDP)，当然还有原始套接口(原始套接口提供TCP套接口和UDP 套接口所不提供的功能，如构造自己的TCP或UDP分组)等，我们这里主要介绍字节流套接口和数据报套接口。

要学习网络编程，一定离不开网络库的函数，在Linux系统下，可以用"man 函数名"来得到这个函数的帮助，不过为了照顾E文不大好的朋友，下面就将常用的网络函数和用法列出来供大家参考：

**　　１、socket函数：为了执行网络输入输出，一个进程必须做的第一件事就是调用socket函数获得一个文件描述符。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-----------------------------------------------------------------
#include &lt;sys/socket.h&gt;
int socket(int family,int type,int protocol); 　　　&nbsp;
　　 　返回：非负描述字－－－成功　　　-1－－－失败&nbsp;
-----------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数指明了协议簇，目前支持5种协议簇，最常用的有AF\_INET(IPv4协议)和AF\_INET6(IPv6协议)；第二个参数指明 套接口类型，有三种类型可选：SOCK\_STREAM(字节流套接口)、SOCK\_DGRAM(数据报套接口)和SOCK\_RAW(原始套接口)；如果套 接口类型不是原始套接口，那么第三个参数就为0。

**　　２、connect函数：当用socket建立了套接口后，可以调用connect为这个套接字指明远程端的地址；如果是字节流套接口，connect就使用三次握手建立一个连接；如果是数据报套接口，connect仅指明远程端地址，而不向它发送任何数据。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-----------------------------------------------------------------
#include &lt;sys/socket.h&gt;　　 　 　&nbsp;
int connect(int sockfd,const struct sockaddr * servaddr,socklen_t
addrlen); 　&nbsp;
　 　　　 　 　　返回：0－－－成功　　　-1－－－失败&nbsp;
-----------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数是socket函数返回的套接口描述字；第二和第三个参数分别是一个指向套接口地址结构的指针和该结构的大小。

这些地址结构的名字均已“sockaddr\_”开头，并以对应每个协议族的唯一后缀结束。以IPv4套接口地址结构为例，它以“sockaddr\_in”命名，定义在头文件<netinet/in.h>；以下是结构体的内容：

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
------------------------------------------------------------------
struct in_addr {&nbsp;
in_addr_t s_addr;　 　 　 /* IPv4地址 */
};
struct sockaddr_in {&nbsp;
uint8_t sin_len; /* 无符号的8位整数 */
sa_family_t sin_family;
/* 套接口地址结构的地址簇，这里为AF_INET */
in_port_t sin_port; /* TCP或UDP端口 */
struct in_addr sin_addr;&nbsp;
char sin_zero[8];&nbsp;
};　 　&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**　　３、bind函数：为套接口分配一个本地IP和协议端口，对于网际协议，协议地址是32位IPv4地址或128位IPv6地址与16位的 TCP或UDP端口号的组合；如指定端口为0，调用bind时内核将选择一个临时端口，如果指定一个通配IP地址，则要等到建立连接后内核才选择一个本地 IP地址。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-------------------------------------------------------------------
#include &lt;sys/socket.h&gt; 　&nbsp;
int bind(int sockfd,const struct sockaddr * myaddr,socklen_t&nbsp;
addrlen);&nbsp;
返回：0－－－成功　　　-1－－－失败　&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数是socket函数返回的套接口描述字；第二和第第三个参数分别是一个指向特定于协议的地址结构的指针和该地址结构的长度。

**　　４、listen函数：listen函数仅被TCP服务器调用，它的作用是将用sock创建的主动套接口转换成被动套接口，并等待来自客户端的连接请求。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-------------------------------------------------------------------
#include &lt;sys/socket.h&gt;&nbsp;
int listen(int sockfd,int backlog); 　　&nbsp;
返回：0－－－成功　　　-1－－－失败&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数是socket函数返回的套接口描述字；第二个参数规定了内核为此套接口排队的最大连接个数。由于listen函数第二个参数的原 因，内核要维护两个队列：以完成连接队列和未完成连接队列。未完成队列中存放的是TCP连接的三路握手为完成的连接，accept函数是从以连接队列中取 连接返回给进程；当以连接队列为空时，进程将进入睡眠状态。

**　　５、accept函数：accept函数由TCP服务器调用，从已完成连接队列头返回一个已完成连接，如果完成连接队列为空，则进程进入睡眠状态。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-------------------------------------------------------------------
#include &lt;sys/socket.h&gt; 　　 　 　 　&nbsp;
int accept(int sockfd,struct sockaddr *&nbsp;
cliaddr,socklen_t * addrlen); 　&nbsp;
回：非负描述字－－－成功　　　-1－－－失败&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数是socket函数返回的套接口描述字；第二个和第三个参数分别是一个指向连接方的套接口地址结构和该地址结构的长度；该函数返回的是一个全新的套接口描述字；如果对客户段的信息不感兴趣，可以将第二和第三个参数置为空。

**　　６、inet\_pton函数：将点分十进制串转换成网络字节序二进制值，此函数对IPv4地址和IPv6地址都能处理。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-------------------------------------------------------------------
#include &lt;arpa/inet.h&gt;
int inet_pton(int family,const char * strptr,void * addrptr);
返回：1－－－成功　0－－－输入不是有效的表达格式　-1－－－失败&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数可以是AF\_INET或AF\_INET6：第二个参数是一个指向点分十进制串的指针：第三个参数是一个指向转换后的网络字节序的二进制值的指针。

**　　７、inet\_ntop函数：和inet\_pton函数正好相反，inet\_ntop函数是将网络字节序二进制值转换成点分十进制串。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-------------------------------------------------------------------
#include &lt;arpa/inet.h&gt; 　&nbsp;
const char *&nbsp;<span style="color:black; background-color:rgb(255,255,102)">inet_ntop</span>(int family,const void *
addrptr,char * strptr,size_t len); 　&nbsp;
　　 返回：指向结果的指针－－－成功　　　NULL－－－失败&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

第一个参数可以是AF\_INET或AF\_INET6：第二个参数是一个指向网络字节序的二进制值的指针；第三个参数是一个指向转换后的点分十进制串的指针；第四个参数是目标的大小，以免函数溢出其调用者的缓冲区。

**　　８、fock函数：在网络服务器中，一个服务端口可以允许一定数量的客户端同时连接，这时单进程是不可能实现的，而fock就分配一个子进程和客户端会话，当然，这只是fock的一个典型应用。**

<table style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(70,70,70); font-family:simsun; font-size:14px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="margin:0px; padding:0px; font-family:Verdana,宋体,sans-serif; line-height:18px"> <pre style="white-space:normal"><code>
-------------------------------------------------------------------
#include &lt;unistd.h&gt; 　&nbsp;
pid_t fock(void);
返回：在子进程中为0，在父进程中为子进程ID　　　-1－－－失败&nbsp;
-------------------------------------------------------------------
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

fock函数调用后返回两次，父进程返回子进程ID，子进程返回0。

有了上面的基础知识，我们就可以进一步了解TCP套接口和UDP套接口

LINUX网络实验UDP编程心得

几天终于完整的把linux系统下的TCP/IP编程中最简单的UDP编程实验学习完成了,虽然只是一个非常简单网络通信实验,但是这个实验让我清楚了怎样进行socket套接字编程,下面来说下我认为socket编程中发话端程序要注意的几个问题:

1.首先当然是几个定义的宏在socket编程中一定要有包括以下的几个宏,这是编程十分的重要的<netdb.h>,<sys/types.h>,<netinet/in.h>,<sys/socket.h>.

2.通信的端口号的问题,有很多的端口号是固定的如:FTP:20或21,HTTP:80,TELNET:23.

0~1023是公认端口号,而1024~65535没有公共的端口号,用户可以自己设定,例如:\#define PORT 5000.

3.主函数的参数问题:int main(int argc,char \* argv\[\]).intargc:行参指示命令行参数个数;char \* argv\[\]形参指示命令行参数字符数组的入口.打个比方:在linux的shell下输入命令:/>./talker 192.168.0.1(侦听端主机的IP地址) 那么这时argc=2,因为有两个数组元素argv\[0\]=./talker,argv\[1\]=192.168.0.1,后面的程序将要用到这两个参数.

4.sockaddr\_in和sockaddr之间关系:

struct sockaddr\_in\{

u\_char   sin\_len;

u\_char   sin\_family;

u\_short  sin\_port;

struct   in\_addr sin\_addr;

char       sin\_zer\[8\];\}

在这个结构体中,只能存储自己的主机地址或通信对方的主机地址,通常在监听端需要使用自己的主机地址和通信对方的主机地址,所以必须准备两个sockaddr\_in结构体.另外,在sockaddr\_in结构体所说明的套接字系统中,并没有实际的参数.实际参数向sockaddr结构体进行传递.sockaddr机构提又由下面的语句加以定义:

struct sockaddr\{

u\_char             sa\_len;

sa\_family\_t    sa\_family;

char                 sa\_data\[14\];\}

因此在我们后面的程序要引用socket套接字结构体变量的时候数据结构为struct  sockaddr,例如(struct sockaddr \*)&addr\_remote,在发话端没有传递之前数据结构依然存在sockaddr\_in,例如在计算字节数时用sizeof(struct sockaddr\_in),我的理解是sockaddr的指针同样的指向sockaddr\_in.

5.套接字的描述符s或在本程序中的sockfd是一个int型的变量,接受一个可以利用的描述符,若反回错误则为-1.

6.几个重要函数的作用.htons(PORT),把端口号变成为计算机网络字节顺序;inet\_pton(int family,const char \* strptr,void \* addrptr)将点十分进制字符串转换成网络字节顺序的二进制值;extern void bzero(void \*s,int n)bzero函数没有无返回值,作用:置字节字符串s的前n个字节为零;sendto函数,原型:sendto(int s,const void \*msg,size\_t len,int flags)作用是发送指定的字符串;在整个udp的发话端完成厚要管socket套接字:close(sockfd).

在监听端程序的思想和发话端的基本相同.有区别的是由于监听端要接受发话端发来的数据报那么他需要相应的建立两个套接字的数据结构例如:struct sockaddr\_in addr\_local;struct sockaddr\_in addr\_remote;分别为本地的套接字和远端的套接字.在监听端设定自己的主机的IP地址和端口号时要用到bind()函数,它的作用是将本地IP和PORT与套接字相连,然后监听端要监视收到的数据包并在串口上显示.