Windows/Linux C语言的Socket编程例子（TCP和UDP）

时间：2021-04-02 07:05:44

     最近看了一些网络编程的书籍，一直以来总感觉网络编程神秘莫测，其实网络编程入门还是很容易学的，下面这些代码是我在linux下编写的，已经运行过了，编译之后就可以运行了。有不足之处希望大家多多指出，共同学习交流。

     套接字是一种进程间的通信的方法，不同于以往介绍的进程间通信方法的是，它并不局限于同一台计算机的资源，例如文件系统空间，共享内存或者消息队列。套接字可以认为是对管道概念的扩展——一台机器上的进程可以使用套接字与另一台机器上的进程通信。因此客户与服务器可以分散在网络中。同一台机器上的进程间也可以用套接字通信。套接字是一种通信机制，客户/服务器系统既可以在本地单机上运行，也可以在网络中运行。套接字与管道的区别：它明确区分客户与服务器，可以实现将多个客户连接到一个服务器。

     套接字的工作过程（服务器端）：首先，服务器应用程序通过socket系统调用创建一个套接字，它是系统分配给该服务器进程的类似文件描述符的资源，不能与其他进程共享。其次，服务器进程使用bind系统调用给套接字命名。本地套接字的名字是linux文件系统的文件名，一般放在/tmp或者/usr/tmp 目录下。网络套接字的名字是与客户相连接的特定网络有关的服务标识符。此标识符允许linux将进入的针对特定端口号的连接转到正确的服务器进程。接下来，服务器进程开始等待客户连接到这个命名套接字，调用listen创建一个等待队列以便存放来自客户的进入连接。最后，服务器通过accept系统调用来接受客户的连接。此时，会产生一个与原有的命名套接字不同的新套接字，它仅用于与这个特定的客户通信，而命名套接字则被保留下来继续处理来自其他客户的连接。  

     套接字的工作过程（客户端）：调用socket创建一个未命名套接字，将服务器的命名套接字作为一个地址来调用connect与服务器建立连接。一旦建立了连接，就可以像使用底层文件描述符那样来用套接字进行双向的数据通信。

一、Linux Socket

1、TCP协议：

服务器端：tcp_server.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int server_sockfd;//服务器端套接字
    int client_sockfd;//客户端套接字
    int len;
    struct sockaddr_in my_addr;   //服务器网络地址结构体
    struct sockaddr_in remote_addr; //客户端网络地址结构体
    int sin_size;
    char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区
    memset(&my_addr,0,sizeof(my_addr)); //数据初始化--清零
    my_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信
    my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上
    my_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号
    
    /*创建服务器端套接字--IPv4协议，面向连接通信，TCP协议*/
    if((server_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
    {  
        perror("socket");
        return 1;
    }
 
        /*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/
    if (bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)
    {
        perror("bind");
        return 1;
    }
    
    /*监听连接请求--监听队列长度为5*/
    listen(server_sockfd,5);
    
    sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
    
    /*等待客户端连接请求到达*/
    if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)
    {
        perror("accept");
        return 1;
    }
    printf("accept client %s\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
    len=send(client_sockfd,"Welcome to my server\n",21,0);//发送欢迎信息
    
    /*接收客户端的数据并将其发送给客户端--recv返回接收到的字节数，send返回发送的字节数*/
    while((len=recv(client_sockfd,buf,BUFSIZ,0))>0)
    {
        buf[len]='\0';
        printf("%s\n",buf);
        if(send(client_sockfd,buf,len,0)<0)
        {
            perror("write");
            return 1;
        }
    }
    close(client_sockfd);
    close(server_sockfd);
        return 0;
}

客户端：tcp_client.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int client_sockfd;
    int len;
    struct sockaddr_in remote_addr; //服务器端网络地址结构体
    char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区
    memset(&remote_addr,0,sizeof(remote_addr)); //数据初始化--清零
    remote_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信
    remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//服务器IP地址
    remote_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号
    
    /*创建客户端套接字--IPv4协议，面向连接通信，TCP协议*/
    if((client_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
    {
        perror("socket");
        return 1;
    }
    
    /*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/
    if(connect(client_sockfd,(struct sockaddr *)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)
    {
        perror("connect");
        return 1;
    }
    printf("connected to server\n");
    len=recv(client_sockfd,buf,BUFSIZ,0);//接收服务器端信息
         buf[len]='\0';
    printf("%s",buf); //打印服务器端信息
    
    /*循环的发送接收信息并打印接收信息--recv返回接收到的字节数，send返回发送的字节数*/
    while(1)
    {
        printf("Enter string to send:");
        scanf("%s",buf);
        if(!strcmp(buf,"quit"))
            break;
        len=send(client_sockfd,buf,strlen(buf),0);
        len=recv(client_sockfd,buf,BUFSIZ,0);
        buf[len]='\0';
        printf("received:%s\n",buf);
    }
    close(client_sockfd);//关闭套接字
        return 0;
}

2、UDP协议：

服务器端：udp_server.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int server_sockfd;
    int len;
    struct sockaddr_in my_addr;   //服务器网络地址结构体
    struct sockaddr_in remote_addr; //客户端网络地址结构体
    int sin_size;
    char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区
    memset(&my_addr,0,sizeof(my_addr)); //数据初始化--清零
    my_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信
    my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上
    my_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号
    
    /*创建服务器端套接字--IPv4协议，面向无连接通信，UDP协议*/
    if((server_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0)
    {  
        perror("socket");
        return 1;
    }
 
    /*将套接字绑定到服务器的网络地址上*/
    if (bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)
    {
        perror("bind");
        return 1;
    }
    sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
    printf("waiting for a packet...\n");
    
    /*接收客户端的数据并将其发送给客户端--recvfrom是无连接的*/
    if((len=recvfrom(server_sockfd,buf,BUFSIZ,0,(struct sockaddr *)&remote_addr,&sin_size))<0)
    {
        perror("recvfrom");
        return 1;
    }
    printf("received packet from %s:\n",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
    buf[len]='\0';
    printf("contents: %s\n",buf);
    close(server_sockfd);
    return 0;
}

客户端：udp_client.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
int client_sockfd;
int len;
        struct sockaddr_in remote_addr; //服务器端网络地址结构体
int sin_size;
char buf[BUFSIZ];  //数据传送的缓冲区
memset(&remote_addr,0,sizeof(remote_addr)); //数据初始化--清零
remote_addr.sin_family=AF_INET; //设置为IP通信
remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//服务器IP地址
remote_addr.sin_port=htons(8000); //服务器端口号

        /*创建客户端套接字--IPv4协议，面向无连接通信，UDP协议*/
if((client_sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0)
{  
perror("socket");
return 1;
}
strcpy(buf,"This is a test message");
printf("sending: '%s'\n",buf);
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);

/*向服务器发送数据包*/
if((len=sendto(client_sockfd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr *)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr)))<0)
{
perror("recvfrom"); 
return 1;
}
close(client_sockfd);
return 0;
}

socket函数API.cpp

htons();//将short类型的值从主机字节序转换为网络字节序
inet_addr();//将IP地址字符串转换为long类型的网络字节序
gethostbyname();//获得与该域名对应的IP地址
inet_ntoa();//将long类型的网络字节序转换成IP地址字符串


二、Windows Socket （VC6）

1、TCP协议

server端：

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

int main(int argc, char* argv[])
{
//初始化WSA
WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);
WSADATA wsaData;
if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData)!=0)
{
return 0;
}

//创建套接字
SOCKET slisten = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(slisten == INVALID_SOCKET)
{
printf("socket error !");
return 0;
}

//绑定IP和端口
sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(8888);
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; 
if(bind(slisten, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("bind error !");
}

//开始监听
if(listen(slisten, 5) == SOCKET_ERROR)
{
printf("listen error !");
return 0;
}

//循环接收数据
SOCKET sClient;
sockaddr_in remoteAddr;
int nAddrlen = sizeof(remoteAddr);
char revData[255]; 
while (true)
{
printf("等待连接...\n");
sClient = accept(slisten, (SOCKADDR *)&remoteAddr, &nAddrlen);
if(sClient == INVALID_SOCKET)
{
printf("accept error !");
continue;
}
printf("接受到一个连接：%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));

//接收数据
int ret = recv(sClient, revData, 255, 0);
if(ret > 0)
{
revData[ret] = 0x00;
printf(revData);
}

//发送数据
char * sendData = "你好，TCP客户端！\n";
send(sClient, sendData, strlen(sendData), 0);
closesocket(sClient);
}

closesocket(slisten);
WSACleanup();
return 0;
}

client端

#include "stdafx.h"
#include <WINSOCK2.H>
#include <STDIO.H>

#pragma  comment(lib,"ws2_32.lib")

int main(int argc, char* argv[])
{
WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);
WSADATA data; 
if(WSAStartup(sockVersion, &data) != 0)
{
return 0;
}

SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(sclient == INVALID_SOCKET)
{
printf("invalid socket !");
return 0;
}

sockaddr_in serAddr;
serAddr.sin_family = AF_INET;
serAddr.sin_port = htons(8888);
serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 
if (connect(sclient, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("connect error !");
closesocket(sclient);
return 0;
}
char * sendData = "你好，TCP服务端，我是客户端!\n";
send(sclient, sendData, strlen(sendData), 0);

char recData[255];
int ret = recv(sclient, recData, 255, 0);
if(ret > 0)
{
recData[ret] = 0x00;
printf(recData);
}
closesocket(sclient);
WSACleanup();
return 0;
}

2、UDP协议

server端：

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") 

int main(int argc, char* argv[])
{
WSADATA wsaData;
WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);
if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
{
return 0;
}

SOCKET serSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); 
if(serSocket == INVALID_SOCKET)
{
printf("socket error !");
return 0;
}

sockaddr_in serAddr;
serAddr.sin_family = AF_INET;
serAddr.sin_port = htons(8888);
serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
if(bind(serSocket, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("bind error !");
closesocket(serSocket);
return 0;
}

sockaddr_in remoteAddr;
int nAddrLen = sizeof(remoteAddr); 
while (true)
{
char recvData[255];  
int ret = recvfrom(serSocket, recvData, 255, 0, (sockaddr *)&remoteAddr, &nAddrLen);
if (ret > 0)
{
recvData[ret] = 0x00;
printf("接受到一个连接：%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));
printf(recvData);
}

char * sendData = "一个来自服务端的UDP数据包\n";
sendto(serSocket, sendData, strlen(sendData), 0, (sockaddr *)&remoteAddr, nAddrLen);

}
closesocket(serSocket); 
WSACleanup();
return 0;
}

client端：

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") 

int main(int argc, char* argv[])
{
WORD socketVersion = MAKEWORD(2,2);
WSADATA wsaData; 
if(WSAStartup(socketVersion, &wsaData) != 0)
{
return 0;
}
SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);

sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(8888);
sin.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
int len = sizeof(sin);

char * sendData = "来自客户端的数据包.\n";
sendto(sclient, sendData, strlen(sendData), 0, (sockaddr *)&sin, len);

char recvData[255]; 
int ret = recvfrom(sclient, recvData, 255, 0, (sockaddr *)&sin, &len);
if(ret > 0)
{
recvData[ret] = 0x00;
printf(recvData);
}

closesocket(sclient);
WSACleanup();
return 0;
}

三、Linux 与 Windows Socket 的区别

1)头文件 

windows下winsock.h或winsock2.h
linux下netinet/in.h（大部分都在这儿），unistd.h（close函数在这儿），sys/socket.h（在in.h里已经包含了，可以省了）

2)初始化
windows下需要用WSAStartup启动Ws2_32.lib，并且要用#pragma comment(lib,"Ws2_32")来告知编译器链接该lib。
linux下不需要

3)关闭socket
windows下closesocket(...)
linux下close(...)

4)类型
windows下SOCKET
linux下int（我喜欢用long，这样保证是4byte，因为-1我总喜欢写成0xFFFF）

5)获取错误码 
windows下getlasterror()/WSAGetLastError()
linux下，未能成功执行的socket操作会返回-1；如果包含了errno.h，就会设置errno变量

6)设置非阻塞
windows下ioctlsocket()
linux下fcntl()，需要头文件fcntl.h

7)send函数最后一个参数
windows下一般设置为0
linux下最好设置为MSG_NOSIGNAL，如果不设置，在发送出错后有可能会导致程序退出

8)毫秒级时间获取
windows下GetTickCount()
linux下gettimeofday()

9)多线程 
windows下包含process.h，使用_beginthread和_endthread
linux下包含pthread.h，使用pthread_create和pthread_exit

10)用IP定义一个地址（sockaddr_in的结构的区别）
windows下addr_var.sin_addr.S_un.S_addr
linux下addr_var.sin_addr.s_addr
而且Winsock里最后那个32bit的S_addr也有几个以联合（Union）的形式与它共享内存空间的成员变量（便于以其他方式赋值），而Linux的Socket没有这个联合，就是一个32bit的s_addr。遇到那种得到了是4个char的IP的形式（比如127一个，0一个，0一个和1一个共四个char），WinSock可以直接用4个S_b来赋值到S_addr里，而在Linux下，可以用边向左移位（一下8bit，共四下）边相加的方法赋值。

11)异常处理
linux下当连接断开，还发数据的时候，不仅send()的返回值会有反映，而且还会像系统发送一个异常消息，如果不作处理，系统会出BrokePipe，程序会退出。为此，send()函数的最后一个参数可以设MSG_NOSIGNAL，禁止send()函数向系统发送异常消息。

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