Linux客户端服务器通信(2)

本文介绍了在Linux环境下的socket编程常用函数用法及socket编程的一般规则和客户/服务器模型的编程应注意的事项和常遇问题的解决方法，并举了具体代码实例。

要理解本文所谈的技术问题需要读者具有一定C语言的编程经验和TCP/IP方面的基本知识。

要实习本文的示例，需要 Linux下的gcc编译平台支持。

Socket定义网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O， Socket也是一种文件描述符。

Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用—Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。

常用的Socket类型有两种：流式Socket—SOCK_STREAM和数据报式 Socket—SOCK_DGRAM。

流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。

Socket编程相关数据类型定义计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先和低位字节优先。

Intenet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器，在Internet上传输数据时就需要进行转换。

我们要讨论的第一个结构类型是：struct sockaddr，该类型是用来保存socket信息的：struct sockaddr {unsigned short sa_family; /* 地址族， AF_xxx */char sa_data[14]; /* 14 字节的协议地址 */ };sa_family一般为AF_INET；sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。

另外还有一种结构类型：struct sockaddr_in {short int sin_family; /* 地址族 */unsigned short int sin_port; /* 端口号 */struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */};这个结构使用更为方便。

sin_zero(它用来将sockaddr_in结构填充到与struct sockaddr同样的长度)应该用bzero ()或memset()函数将其置为零。

指向sockaddr_in 的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换，这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时，你可以在函数调用的时候将一个指向sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针；或者相反。

sin_family通常被赋AF_INET；in_port和sin_addr应该转换成为网络字节优先顺序；而sin_addr则不需要转换。

我们下面讨论几个字节顺序转换函数：htons()--"Host to Network Short" ; htonl()--"Host to Network long"ntohs()--"Network to Host Short" ; ntohl()--"Network to Host Long"在这里， h表示"host" ，n表示"network"，s 表示"short"，l表示 "long"。

打开socket 描述符、建立绑定并建立连接socket函数原型为：int socket(int domain, int type, int protocol);domain 参数指定socket的类型：SOCK_STREAM 或SOCK_DGRAM；protocol通常赋值“0”。

Socket()调用返回一个整型 socket描述符，你可以在后面的调用使用它。

一旦通过socket调用返回一个socket描述符，你应该将该socket与你本机上的一个端口相关联（往往当你在设计服务器端程序时需要调用该函数。

随后你就可以在该端口监听服务请求;而客户端一般无须调用该函数）。

Bind函数原型为：int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);Sockfd是一个socket描述符，my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针;addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。

最后，对于bind 函数要说明的一点是，你可以用下面的赋值实现自动获得本机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号：my_addr.sin_port = 0; /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机IP地址 */通过将my_addr.sin_port置为0，函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。

同样，通过将 my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY，系统会自动填入本机IP地址。

Bind()函数在成功被调用时返回0；遇到错误时返回“-1”并将errno置为相应的错误号。

另外要注意的是，当调用函数时，一般不要将端口号置为小于1024的值，因为1~1024是保留端口号，你可以使用大于1024中任何一个没有被占用的端口号。

Connect()函数用来与远端服务器建立一个TCP连接，其函数原型为：int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);Sockfd 是目的服务器的sockt描述符；serv_addr是包含目的机IP地址和端口号的指针。

遇到错误时返回-1，并且errno中包含相应的错误码。

进行客户端程序设计无须调用bind()，因为这种情况下只需知道目的机器的IP地址，而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心，内核会自动选择一个未被占用的端口供客户端来使用。

Listen()——监听是否有服务请求在服务器端程序中，当socket与某一端口捆绑以后，就需要监听该端口，以便对到达的服务请求加以处理。

int listen(int sockfd， int backlog);Sockfd是Socket系统调用返回的socket 描述符；backlog指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept()它们（参考下文）。

cklog对队列中等待服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省值为20。

当listen遇到错误时返回-1，errno被置为相应的错误码。

故服务器端程序通常按下列顺序进行函数调用：socket(); bind(); listen(); /* accept() goes here */accept()——连接端口的服务请求。

当某个客户端试图与服务器监听的端口连接时，该连接请求将排队等待服务器accept()它。

通过调用accept()函数为其建立一个连接， accept()函数将返回一个新的socket描述符，来供这个新连接来使用。

而服务器可以继续在以前的那个socket上监听，同时可以在新的 socket描述符上进行数据send()（发送）和recv()（接收）操作：int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是一个指向sockaddr_in变量的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息（某台主机从某个端口发出该请求）；addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。

错误发生时返回一个-1并且设置相应的errno值。

Send()和recv()——数据传输这两个函数是用于面向连接的socket上进行数据传输。

Send()函数原型为：int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符，msg是一个指向要发送数据的指针。

Len是以字节为单位的数据的长度。

flags一般情况下置为0（关于该参数的用法可参照man手册）。

char *msg = "Beej was here!"; int len， bytes_sent; ... ...len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); ... ...Send()函数返回实际上发送出的字节数，可能会少于你希望发送的数据。

所以需要对send()的返回值进行测量。

当send()返回值与len不匹配时，应该对这种情况进行处理。

recv()函数原型为：int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);Sockfd是接受数据的socket描述符；buf 是存放接收数据的缓冲区；len是缓冲的长度。

Flags也被置为0。

Recv()返回实际上接收的字节数，或当出现错误时，返回-1并置相应的errno值。

Sendto()和recvfrom()——利用数据报方式进行数据传输在无连接的数据报socket方式下，由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址，sendto()函数原型为：int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen);该函数比send()函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen 常常被赋值为sizeof (struct sockaddr)。

Sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。

Recvfrom()函数原型为：int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int lags,struct sockaddr *from,int *fromle n);from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。