C++网络编程

发布于:2022-12-17 ⋅ 阅读:(441) ⋅ 点赞:(0)

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档


前言

提示:这里可以添加本文要记录的大概内容:

例如:随着人工智能的不断发展,机器学习这门技术也越来越重要,很多人都开启了学习机器学习,本文就介绍了机器学习的基础内容。


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、什么是socket?

网络IO:服务端和客户端连接后生成的叫IO。
阻塞IO:当socket没有数据的时候叫做阻塞IO,一直在IO在刷新,直到有数据才可以。(舔狗)
非阻塞IO:当socket没有数据的时候不刷新直接走,知道客户端找服务端。
同步IO和异步IO形容两者之间的关系(时间)
异步:你有数据就提醒我就行了
同步:一直在读你
socket 插座,运行在计算机的两个程序通过socket建立一个通道,数据在通道中传输。目的是为了隐藏TCP/IP协议。通讯机制如下:

  • 流(stream):基于TCP协议,是一个有序的、可靠的、双向字节流通道,传输数据不会丢失不会重复,顺序也不会错乱。
  • 数据报(datagram):基于UDP协议,不需要建立和维持联系,可能会丢失或者错乱,不是一个可靠的协议,而且对数据长度有限制,但是效率高。现在已经用的很少啦。
    简单的socket通讯流程:

二、简单的socket通讯流程

1、API

在这里插入图片描述

服务端就相当于你的手机,启动后相当于待机状态,客户端启动后会和服务端建立通道,发送数据。

根据上面的图,常见API为:

客户端常用API 名称 参数 功能
int socket(int family,int type,int protocol); ` 创建套接字 family代表协议族,在socket中只能是AF_INET;type代表协议类型常见类型是SOCK_STREAM;protocol代表具体的协议,对于标准套接字来说,其值是0。(原始套接字基本不会使用)(TCP),SOCK_DGRAM(UDP) 在Linux系统中,一切皆文件。为了表示和区分已经打开的文件,UNIX/Linux会给文件分配一个ID,这个ID就是一个整数,被称为文件描述符。因此,网络连接也是一个文件,它也有文件描述符。通过socket()函数来创建一个网络连接或者说打开一个网络文件,socket()函数的返回值就是文件描述符,通过这个文件描述符我们就可以使用普通的文件操作来传输数据了。
int connect(int sock_fd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen); 客户端请求连接函数 sock_fd代表通过socket()函数返回的文件描述符 ;serv_addr 代表目标服务器的协议族,网络地址以及端口号。是一个sockaddr 类型的指针;addrlen 代表第二个参数内容的大小 客户端向服务端发起连接请求,当返回值是0时代表连接成功,返回值为-1时代表连接失败。
int send(int sockfd,const void *buf,int len,int flags); 数据发送函数 sockfd代表 发送端的套接字描述符,即通过socket()函数返回的文件描述符;buf 指明需要发送数据的内存地址,可以是C语言基本数据类型变量的地址,也可以是数组、结构体、字符串;len 指明实际发送数据的字节数;flags 一般设置为0,其他数值意义不大 客户端向服务端发起连接请求,当返回值是0时代表连接成功,返回值为-1时代表连接失败。
int recv(int sockfd,void *buf,int len,int flags); 数据接收函数 参数见send()函数 recv函数用于接收对端socket发送过来的数据。不论是客户端还是服务端,应用程序都用recv函数接受来自TCP连接的另一端发送过来的数据。如果socket对端没有发送数据,recv函数就会等待,如果对端发送了数据,函数返回接收到的字符数。出错时返回-1。如果socket被对端关闭,返回值为0。
int close(int sockfd); 关闭函数 sockfd代表接收端的套接字描述符,即通过socket()函数返回的文件描述符。 关闭套接字,并终止TCP连接。若成功则返回0.失败则返回-1
服务端常用API 名称 参数 功能
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 套接字绑定函数 sockfd 代表需要绑定的socket。是在创建socket套接字时返回的文件描述符;addr 存放了服务端用于通信的地址和端口;addrlen 代表addr结构体的大小 服务端把用于通信的地址和端口绑定到socket上,当bind函数返回0时,为正确绑定,返回-1,则为绑定失败。
int listen(int sockfd, int backlog); 监听函数 sockfd是前面socket创建的文件描述符;backlog是指server端可以缓存连接的最大个数,也就是等待队列的长度 listen函数的功能并不是等待一个新的connect的到来,真正等待connect的是accept函数。listen的操作就是当有较多的client发起connect时,server端不能及时的处理已经建立的连接,这时就会将connect连接放在等待队列中缓存起来。这个等待队列的长度有listen中的backlog参数来设定。当listen运行成功时,返回0;运行失败时,返回值为-1
int accept(int sockfd,struct sockaddr *client_addr,socklen_t *addrlen); 阻塞函数 sockfd 是已经被listen过的socket;client_addr 用于存放客户端的地址信息,其中包含客户端的协议族,网络地址以及端口号。如果不需要客户端的地址,可以填0;addrlen 用于存放参数二(client_addr)的长度 accept函数等待客户端的连接,如果没有客户端连上来,它就一直等待,这种方式称为阻塞。accept等待到客户端的连接后,创建一个新的socket,函数返回值就是这个新的socket,服务端用于这个新的socket和客户端进行报文的收发。

2、客户端和服务端

服务端:

注意看先前的那张图哈

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  if (argc!=2)
  {
    printf("Using:./server port\nExample:./server 5005\n\n"); return -1;
  }
 
  // 第1步:创建服务端的socket。
  int listenfd;
  if ( (listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { perror("socket"); return -1; }
 
  // 第2步:把服务端用于通信的地址和端口绑定到socket上。
  struct sockaddr_in servaddr;    // 服务端地址信息的数据结构。
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;  // 协议族,在socket编程中只能是AF_INET。
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);          // 任意ip地址。
  //servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.190.134"); // 指定ip地址。
  servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));  // 指定通信端口。
  if (bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0 )
  { perror("bind"); close(listenfd); return -1; }
 
  // 第3步:把socket设置为监听模式。
  if (listen(listenfd,5) != 0 ) { perror("listen"); close(listenfd); return -1; }
 
  // 第4步:接受客户端的连接。
  int  clientfd;                  // 客户端的socket。
  int  socklen=sizeof(struct sockaddr_in); // struct sockaddr_in的大小
  struct sockaddr_in clientaddr;  // 客户端的地址信息。
  clientfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,(socklen_t*)&socklen);
  printf("客户端(%s)已连接。\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));
 
  // 第5步:与客户端通信,接收客户端发过来的报文后,回复ok。
  char buffer[1024];
  while (1)
  {
    int iret;
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));
    if ( (iret=recv(clientfd,buffer,sizeof(buffer),0))<=0) // 接收客户端的请求报文。
    {
       printf("iret=%d\n",iret); break;  
    }
    printf("接收:%s\n",buffer);
 
    strcpy(buffer,"ok");
    if ( (iret=send(clientfd,buffer,strlen(buffer),0))<=0) // 向客户端发送响应结果。
    { perror("send"); break; }
    printf("发送:%s\n",buffer);
  }
 
  // 第6步:关闭socket,释放资源。
  close(listenfd); close(clientfd);
}

客户端:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  if (argc!=3)
  {
    printf("Using:./client ip port\nExample:./client 127.0.0.1 5005\n\n"); return -1;
  }
 
  // 第1步:创建客户端的socket。
  int sockfd;
  if ( (sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { perror("socket"); return -1; }
 
  // 第2步:向服务器发起连接请求。
  struct hostent* h;
  if ( (h = gethostbyname(argv[1])) == 0 )   // 指定服务端的ip地址。
  { printf("gethostbyname failed.\n"); close(sockfd); return -1; }
  struct sockaddr_in servaddr;
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); // 指定服务端的通信端口。
  memcpy(&servaddr.sin_addr,h->h_addr,h->h_length);
  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0)  // 向服务端发起连接清求。
  { perror("connect"); close(sockfd); return -1; }
 
  char buffer[1024];
 
  // 第3步:与服务端通信,发送一个报文后等待回复,然后再发下一个报文。
  for (int ii=0;ii<3;ii++)
  {
    int iret;
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));
    sprintf(buffer,"这是第%d个超级女生,编号%03d。",ii+1,ii+1);
    if ( (iret=send(sockfd,buffer,strlen(buffer),0))<=0) // 向服务端发送请求报文。
    { perror("send"); break; }
    printf("发送:%s\n",buffer);
 
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));
    if ( (iret=recv(sockfd,buffer,sizeof(buffer),0))<=0) // 接收服务端的回应报文。
    {
       printf("iret=%d\n",iret); break;
    }
    printf("接收:%s\n",buffer);
  }
 
  // 第4步:关闭socket,释放资源。
  close(sockfd);
}

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