Socket編程小結

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本部分內容是對之前博客【 Ubuntu下進行Socket編程】中的補充說明，在這篇博客中，我將詳細解釋Socket編程的代碼，分析編程的流程和思想。

聲明：本部分代碼分別引用自【Linux C Socket編程原理及簡單實例】以及【Linux網絡編程：socket文件傳輸範例】。

首先我們先分析第一份較爲簡單的代碼，使用Socket編程完成一個兩個控制檯窗口之間通信的demo。

簡單通信

在分析之前，我推薦你先看一下這篇博客【簡單理解Socket】，上面很詳細的解釋說明了Socket編程的過程中，服務器端和客戶端分別需要調用的函數和調用流程。比如博客中下面這張圖，很重要也很直觀的。

接下來我們開始分析代碼，看代碼的過程中，我們需要不斷回頭看看上面這張流程圖，方便對整個代碼進行理解剖析。

服務器端代碼如下。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/shm.h>

#define MYPORT  8887
#define QUEUE   20
#define BUFFER_SIZE 1024

int main()
{
    ///獲得sockfd
    // SOCK_STREAM 表明使用TCP協議（有序，流）
    // 參考地址 http://baike.baidu.com/link?url=msvzh3jij6QHrqSMUVsst9P7o0wCNRJFS2qwZ_G5uu0hBL090wOB-4Nfgv7ye2-ZlQ3ZnnR4tqueYg6ThnqXSNP6aRe371EX2dhl5uYZ_jm
    int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

    ///定義sockaddr_in，用來表示接受方的IP地址
    struct sockaddr_in server_sockaddr;
    server_sockaddr.sin_family = AF_INET; // 設置地址家族
    // htons是將整型變量從主機字節順序轉變成網絡字節順序， 就是整數在地址空間存儲方式變爲：高位字節存放在內存的低地址處。 參考地址：http://baike.baidu.com/link?url=QUJ7h2uCP-Fag7xTlSgVCsZyGFr-hqJuaO-L5wRHbH7ODChk-vsHwsiipqVqIiJeNf1dCz4aeJ7SEvC-324Hfa
    // 綁定端口號至8887號
    server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT); // 設置端口
    // htonl將主機數轉換成無符號長整型的網絡字節順序。本函數將一個32位數從主機字節順序轉換成網絡字節順序。
    // INADDR_ANY就是指定地址爲0.0.0.0的地址，這個地址事實上表示不確定地址，或“所有地址”、“任意地址”。 一般來說，在各個系統中均定義成爲0值。 參考地址：http://baike.baidu.com/link?url=UnkEXjpR6yhwsqWJ9d_77IzqsbEPaiO_e8WI355TORvFwpgf9zO4sQcBLilHuKxTYEOanDCWxGedtp_8-7BfVDZwyjN8ZDJDLrXitPwr49Bf5E7OwvEKHQj6EjZQHGcPU8DpDDsdeixUmYnZxgJMya
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 設置地址

    ///bind，成功返回0，出錯返回-1
    if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)
    {
        perror("bind");
        exit(1);
    }

    ///listen，成功返回0，出錯返回-1
    // 消息隊列長度爲20
    if(listen(server_sockfd, QUEUE) == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }

    ///客戶端套接字
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t length = sizeof(client_addr);

    ///成功返回非負描述字，出錯返回-1
    int conn = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
    if(conn<0)
    {
        perror("connect");
        exit(1);
    }

    while(1)
    {
        memset(buffer,0,sizeof(buffer));
        int len = recv(conn, buffer, sizeof(buffer),0);
        if(strcmp(buffer,"exit\n")==0)
            break;
        fputs(buffer, stdout);
        send(conn, buffer, len, 0);
    }
    close(conn);
    close(server_sockfd);
    return 0;
}

仔細查看代碼，各種參數的設置原因我已經寫在註釋中了，就不再贅述。稍加註意我們便可以發現服務器端代碼中，依次調用了socket, bind, listen, accept, recv, close。整個流程是符合我們之前放出來的那張圖的，我們在計算機網絡中也學習過，5層網絡模型中，socket套接字擔任了應用層和網絡層之間通信的任務，我們也知道了每個socket套接字會綁定一個特定的端口，從而接受這個端口傳入的訊息。

詳細分析

代碼中，首先使用socket函數定義消息使用IPv4網絡，建立一個面向連接的穩定數據傳輸，即TCP傳輸。

然後作者定義了一個sockaddr_in結構體，用來存放服務器的信息。sockaddr_in中存放了客戶端的網絡通信方式——IPv4，TCP，以及監聽的ip地址。（這裏監聽的0.0.0.0，表示監聽本機上所有的ip地址，這裏的ip地址是指5層網絡中的第4層網絡層的ip地址，即服務器端自身的ip地址，這部分資料可以參考【關於socket綁定INADDR_ANY】）。上面有比較詳細的解釋。

接下來調用bind函數綁定socket，同時調用listen開始監聽，使用accept接收消息隊列中的消息內容，監聽的ip和端口號已經在sockaddr_in中已經定義好了。

接着使用一個while循環忙等待，等待調用recv讓服務端收到從其他客戶端發來的消息。send表示將消息發送出去。

只要將服務端的代碼看懂，類似的，我們也能夠很簡單的看懂客戶端的代碼內容。請自行對着那張流程圖和代碼進行比對閱讀。

demo2分析

仔細查看demo2使用TCP傳輸文件的例子，其實和上一個demo沒什麼本質上的區別，流程的關鍵代碼都一致。不過稍微注意的是，在這一份demo中多了一行代碼。

setsockopt(server_socket_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

關於這一行代碼的解釋，我在這裏就不多說了，因爲我也並沒有很看明白，如果你有興趣的話，可以參考這篇博客，上面有很詳盡的解釋以及說明。【setsockopt()用法（參數詳細說明）】

到這裏其實想不出還有什麼需要在解釋的了，代碼很簡單，因爲這兩份demo都很純粹，簡單幾行代碼便能夠展示清楚使用TCP變成的操作方法和順序（如果你想使用UDP編程的話，方法類似）。