发信人: topot()
整理人: wenbobo(2002-12-06 23:14:19), 站内信件
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isbase技术指南(二)
用C语言编写Socket程序---入门篇
本文的目的在于为初学者提供一个快速的入门指导，用来迅速熟悉用C语言来编写
Internet网络应用程序。本文假设读者已经具备了C语言的基本知识和语法，并且
读者有使用Uinx/Linux的经验。尽管Uinx/Linux的Socket编程与在Windows下的有
一些不同的地方，但是在此我并不想展开。另外，本文所有的程序都在Red Hat
5.2下编译通过，并且在glibc 2.0.7和libc 5.3.12两种环境下都没有问题。现在
就开始我们的教程吧:)。
对一个程序员而言，sockets和底层的文件描述符非常类似（可以在sockets里使
用read()和write()函数），尽管建立一个socket比打开，读取和写入一个文件更
为麻烦，但这是由于网络连接比单纯的本地硬盘的读写复杂的多所造成的。
通常，sockets用来实现客户机/服务器对。服务器的任务是监听某个特定的端口
，当接收到客户端的服务请求时完成相应的服务；客户机的任务是请求服务器完
成事先设定好的服务。
作为入门级的文章，我们在这里不会使用所有的socket类型和功能，但是我们会
向读者提供足够的信息。现在，就让我们开始吧。
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+==+==+=
建立一个socket：socket()
你所要学的socket编程的第一件事就是用socket()建立一个socket：
- -------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int af, int type, int protocol)
- ------
'int af'代表地址族或者称为socket所代表的域，通常有两个选项：
AF_UNIX - 只在单机上使用。
AF_INET - 可以在单机或其他使用DARPA协议(UDP/TCP/IP)的异种机通信。
'int type'代表你所使用的连接类型，通常也有两种情况：
SOCK_STREAM - 用来建立面向连接的sockets，可以进行可靠无误的的数据传
输
SOCK_DGRAM - 用来建立没有连接的sockets，不能保证数据传输的可靠性。
在本文中，我们着重使用AF_INET地址族和SOCK_STREAM连接类型。
'int protocol'通常设定为0。这样的目的是使系统选择默认的由协议族和连接类
型所确定的协议。
这个函数的返回值是一个文件描述句柄，如果在此期间发生错误则返回-1并且设
定了相应的errno。
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int sockfd /* soon to be socket file descriptor */
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
/* error checking here */
- ------
如果执行成功，我们就拥有了一个socket的文件句柄，通过这个句柄就可以访问
Internet了。
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+==+==+=
名字绑定socket: bind()
下一步要完成的就是名字绑定工作了：
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *name, int namelen)
- ------
在这个函数里，sockfd是从socket()调用得到的文件描述句柄。name是一个指向
sockaddr类型结构的一个指针。如果地址族被设定为AF_UNIX，这个类型的定义是
如下所示：
- ------
struct sockaddr {
u_short sa_family;
char sa_data[14];
};
- ------
在这个结构种，name.sa_family应当被设定为AF_UNIX。name.sa_data应当包含最
长为14个字节的文件名，这个文件名用来分配给socket。namelen给出了文件名的
具体长度。
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys.socket.h>
struct sockaddr name;
int sockfd;
name.sa_family = AF_UNIX;
strcpy(name.sa_data, "/tmp/whatever");
sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)
/* error checking code here */
bind(sockfd, &name, strlen(name.sa_data) + sizeof(name.sa_family)
/* error checking code here */
- ------
如果调用成功，则返回值为0，如果调用失败返回值为-1，并设定相应的错误代码
errno。
现在，让我们在使用另一种结构，它是在使用AF_INET地址族的时候使用的。
- -----
struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* Address family */
unsigned short int sin_port; /* Port number */
struct in_addr sin_addr; /* Internet address */
unsigned char sin_zero[8]; /* Same size as struct sockaddr */
};
- ------
看起来它比前一个大多了，但要掌握它并不十分困难。
- ------
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <errno.h>
int sockfd, port = 23;
struct sockaddr_in my_addr;
if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
printf("Socket Error, %d\n", errno);
exit(1);
}
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
my_addr.sin_port = htons(port); /* see man htons for more information
*/
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* get our address */
bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero out the rest of the space */
if((bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr))
== -1)
{
printf("Bind Error, %d\n", errno);
close(sockfd);
exit(1);
}
- ------
现在，如果没有问题的话，我们建立的socket就有一个名字了！相反，如果不成
功，它会设定相应的错误代码，并使程序退出。这里需要说明的是，如果你的计
算机不想和别人的计算机连接，那么完全没有必要使用bind()。对于端口的绑定
，在服务器而言是不合适的，它只应该在客户机上实现。
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+==+==+=
远程连接: connect()
这是和别的计算机连接所必须的一步。
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
- ------
sockfd是我们建立的文件描述句柄，serv_addr是一个sockaddr结构，包含目的的
地址和端口号，addrlen 被设定为sockaddr结构的大小。
- ------
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#define DEST_IP "132.241.5.10"
#define DEST_PORT 23
main()
{
int sockfd;
struct sockaddr_in dest_addr; /* will hold the destination addr */
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! *
/
dest_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
dest_addr.sin_port = htons(DEST_PORT); /* short, network byte order */
dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP);
bzero(&(dest_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */
connect(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr)
);
/* error checking code here */
/* more code
.
.
.
*/
}
- ------
同样，connect()在调用返回后，如果返回值为0则表明成功，如果是1则说明有错
误，并且同时设定了相应的错误代码。由于我们现在不关心具体和那个端口连接
，所以在上面的例程里我们没有调用了bind()函数。
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+==+==+=
监听: listen()
当我们需要建立一个服务器的时候，我们需要有一种手段来监听输入的请求，而
listen()函数正是提供这个功能。
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
- ------
参数backlog是指一次可以监听多少个连接
它的调用返回结果和上述的几个函数是一样的，这里就不多说了。
值得一提的是，在这里，我们需要建立一个绑定，用来接收特定端口的服务请求
。
- ------
socket(); /* to create out socket file descriptor */
bind(); /* to give our socket a name */
listen(); /* listen for connection */
- ------
=+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==
+==+==+=
接受连接: accept()
好了，现在开始实质性的工作了。当有人试图从我们打开的端口登陆进来时我们
应该响应他，这个时候就要用到accept()函数了。
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
- ------
函数调用所需的参数都是我们所熟悉的:)
- ------
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#define MYPORT 1500 /* the port users will be connecting to */
#define BACKLOG 5 /* how many pending connections queue will hold */
main()
{
int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */
struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */
struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */
int sin_size;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! *
/
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */
bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */
/* did you remember your error checking? */
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));
listen(sockfd, BACKLOG);
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);
- ------
这里我们要注意的是：我们用new_fd来完成所有的接收和发送的操作。如果在只
有一个连接的情况下你可以关闭原来的sockfd用来防止更多的输入请求。
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+==+==+=
输入和输入的完成: send() and recv()
在我们完成了上述的工作后，最后一步就是传输数据了:)。在这里，我们通过se
nd()和recv()来实现。
- ------
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);
int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);
- ------
send():
sockfd - socket file descriptor
msg - message to send
len - size of message to send
flags - read 'man send' for more info, set it to 0 for now :)
recv():
sockfd - socket file descriptor
buf - data to receive
len - size of buf
flags - same as flags in send()
send() 例程:
- ------
char *msg = "Hey there people";
int len, send_msg;
/* code to create(), bind(), listen() and accept() */
len = strlen(msg);
bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);
- ------
recv() 例程:
- ------
char *buf;
int len, recv_msg;
/* code to create(), bind(), listen() and accept() */
len = strlen(buf);
recv_msg = recv(sockfd, buf, len, 0);
- ------
如果你使用的连接类型是SOCK_DGRAM，那么应该使用sendto()和recvfrom()来实
现数据传输。
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+==+==+=
最后一步: close() and shutdown()
当传输结束时，应当关闭连接。
- ------
#include <stdio.h>
/* all you code */
close(sockfd);
- ------
更保险的方法是用shutdown()来关闭连接。
- ------
int shutdown(int sockfd, int how)
- ------
参数how的选择：
1 - 不允许接收更多的数据
2 - 不允许发送更多的数据
3 - 不允许接收和发送更多的数据(和close()一样)
一切就是这么简单:)
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+==+==+=
你是谁: getpeerbyname()
可能你还想知道是谁正在和你连接，那么看下面：
- ------
#include <sys/socket.h>
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);
- ------
参数addr是一个指向'struct sockaddr'或者'struct sockaddr_in'的指针。
如果执行成功，我们就得到了对方的地址了，然后用inet_ntoa()用gethostbyad
dr()来得到对方更多的信息。如果还想知道更多的，请参阅RFC 1413。
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+==+==+=
我是谁: gethostname()
- ------
#include <unistd.h>
int gethostname(char *hostname, size_t size);
- ------
hostname是一个存放主机名字的字符数组
返回的hostname可以作为gethostbyname()的参数，这样又可以得到自己的IP地址
了。
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+==+==+=
我的IP是多少?
现在把我们所学的集中起来，逐步就可以完成一个实用的程序了。还是来研究一
下如下的情况：
$ telnet microsoft.com
Trying 206.163.24.176 (not the real address but I'm too lazy to try :)
)
我们看到，telnet程序所做的第一件事情是域名解析！这个工作是由gethostbyn
ame()完成的。
- ------
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
- ------
一个特殊的结构hostent:
- ------
struct hostent {
char *h_name;
char **h_aliases;
int h_addrtype;
int h_length;
char **h_addr_list;
};
#define h_addr h_addr_list[0]
- ------
这个结构可以被分为:
h_name - 正式的机器名
h_aliases - 一个以NULL结尾的字符串，表示机器的别名。
h_addrtype - 地址所使用的类型，通常是AF_INET。
h_length - 用字节数表示的地址长度。
h_addr_list - 一个以0结尾的数组，表示机器的网络地址，以网络的字节顺序排
列。
h_addr - 在h_addr_list里的第一个地址。
gethostbyname()返回一个指向hostent结构的指针或者是一个NULL指针表示错误
（尽管如此，错误代码没有设定！）。
现在我们就来完成我们的DNS程序：
- ------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
struct hostent *h;
if (argc != 2) { /* error checking on the command line */
fprintf(stderr,"Usage: getip <host name>\n");
exit(1);
}
if ((h=gethostbyname(argv[1])) == NULL) { /* get the host info */
herror("gethostbyname");
exit(1);
}
printf("Host name : %s\n", h->h_name);
printf("IP Address : %s\n",inet_ntoa(*((struct in_addr *)h->h_addr)));
return 0;
}
- ------
用gcc -o getip getip.c就可以了完成了。
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+==+==+=
客户机和服务器程序
好了，让我们用一个小的客户机-服务器应用来结束本文的讨论。
这个小程序的目的就是让一个用户和服务器连接，接收预先定义好的数据，然后
断开。不过这个程序中有很多错误需要你来修改，作为你的作业来完成:)。
- ------
<++> socket/server.c
/* SERVER PROGRAM */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#define PORT 1500 /* the port users will be connecting to */
#define BACKLOG 5 /* how many pending connections queue will hold */
main()
{
int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */
struct sockaddr_in my_addr; /* our address information */
struct sockaddr_in their_addr; /* their address information */
int sin_size;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* remember to error check (-1 on error) */
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
my_addr.sin_port = htons(PORT); /* short, network byte order */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */
bzero(&(my_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));
listen(sockfd, BACKLOG)
while(1) { /* start out accept() loop */
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &sin_size)
printf("server: got connection from %s\n", inet_ntoa(their_addr.sin_ad
dr));
fork(); /* this is the child process */
send(new_fd, "Hello, world!\n", 14, 0)
close(new_fd);
exit(0);
while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG) > 0); /* clean up child processes */
}
}
/* END SERVER PROGRAM, REMEMBER TO DO YOUR ERROR CHECKING */
<-->
<++> socket/client.c
/* CLIENT PROGRAM */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#define PORT 1500 /* the port client will be connecting to */
#define MAXDATASIZE 100 /* max number of bytes we can get at once */
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd, numbytes;
char buf[MAXDATASIZE];
struct hostent *he;
struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */
if (argc != 2) {
fprintf(stderr,"Usage: client <host name>\n");
exit(1);
}
he = gethostbyname(argv[1]); /* get the host info */
/* did you check for errors? */
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
their_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */
their_addr.sin_port = htons(PORT); /* short, network byte order */
their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);
bzero(&(their_addr.sin_zero), 8); /* zero the rest of the struct */
connect(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, sizeof(struct sockaddr
));
numbytes = recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0);
buf[numbytes] = '\0';
printf("Received: %s",buf);
close(sockfd);
return 0;
}
/* END CLIENT...YOU CHECKED FOR ERRORS RIGHT? :) */
<-->
=+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==
+==+==+=
以上是关于SOCKET编程的一些入门的指导，如果还想深入了解的话可以从以下的
地方找到资料：
-------
Internetworking with TCP/IP, volumes I-III by Douglas E. Comer and Dav
id
L. Stevens. Published by Prentice Hall. Second edition ISBNs: 0-13-468
505-9,
0-13-472242-6, 0-13-474222-2. There is a third edition of this set whi
ch
covers IPv6 and IP over ATM.
Using C on the UNIX System by David A. Curry. Published by O'Reilly &
Associates, Inc. ISBN 0-937175-23-4.
TCP/IP Network Administration by Craig Hunt. Published by O'Reilly &
Associates, Inc. ISBN 0-937175-82-X.
TCP/IP Illustrated, volumes 1-3 by W. Richard Stevens and Gary R. Wrig
ht.
Published by Addison Wesley. ISBNs: 0-201-63346-9, 0-201-63354-X,
0-201-63495-3.
UNIX Network Programming by W. Richard Stevens/ Published by Prentice
Hall. ISBN 0-13-949876-1.
--------
相关的RFC的资料:
-------
RFC-768 -- The User Datagram Protocol (UDP)
(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc768.txt)
RFC-791 -- The Internet Protocol (IP)
(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc791.txt)
RFC-793 -- The Transmission Control Protocol (TCP)
(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc793.txt)
RFC-854 -- The Telnet Protocol
(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc854.txt)
RFC-951 -- The Bootstrap Protocol (BOOTP)
(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc951.txt)
RFC-1350 -- The Trivial File Transfer Protocol (TFTP)
(ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc1350.txt)
-------
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由爱故生忧
由爱故生怖
若离于爱者
无忧亦无怖
※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 202.109.30.248]
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