Linux：TCP网络编程构架

概念：

TCP网络编程有两种模式，一种是服务器模式，另一种是客户端模式。

（1）服务器模式创建一个服务程序，等待客户端用户的连接，接收到用户的连接请求后，根据用户的请求进行处理；

（2）客户端模式则根据目的服务器的地址和端口进行连接，向服务器发送请求并对服务器的响应进行数据处理。

服务器端的程序设计模式：

流程主要分为

（1）套接字初始化（socket()）

（2）套接字与端口的绑定（bind()）

（3）设置服务器的侦听连接（listen()）

（4）接受客户端连接（accept()）

（5）接收和发送数据（read()、write()）

（6）并进行数据处理及处理完毕的套接字关闭（close()）。

客户端的程序设计模式：

客户端模式分为

（1）套接字初始化（socket()）

（2）连接服务器（connect()）

（3）读写网络数据（read()、write()）

（4）并进行数据处理和最后的套接字关闭（close()）。

客户端与服务器的交互过程：

客户端与服务器在连接、读写数据、关闭过程中有交互过程。

函数介绍： 

1、socket()函数介绍

如果函数调用成功，会返回一个表示这个套接字的文件描述符，失败的时候返回–1。

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

（1）domain即协议域，又称为协议族（family），AF_INET

（2）type指定socket类型。

      常用的socket类型有：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等。

（3）protocol：故名思意，就是指定协议，一般设置为0

举例：int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)

2、绑定一个地址端口对bind()

在服务器设计中，建立套接字文件描述符成功后，需要对套接字进行地址和端口的绑定，才能进行数据的接收和发送操作。

bind()函数介绍

bind()函数将长度为addlen的struct sockadd类型的参数my_addr与sockfd绑定在一起，将sockfd绑定到某个端口上。

绑定的函数原型如下：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

3、接受一个网络请求accept()

当一个客户端的连接请求到达服务器主机侦听的端口时，此时客户端的连接会在队列中等待，直到使用服务器处理接收请求。

函数accept()成功执行后，会返回一个新的套接字文件描述符来表示客户端的连接，客户端连接的信息可以通过这个新描述符来获得。

accept()函数的原型如下：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

 第一个参数为服务器的socket描述字

第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址 

第三个参数为指向协议地址长度指针。

如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接；否则返回-1；

注意：

1.accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字，一个服务器通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。

2.而accept函数返回的是已连接的socket描述字。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。

4、连接目标网络服务器connect()

客户端在建立套接字之后，不需要进行地址绑定就可以直接连接服务器。连接服务器的函数为connect()，此函数连接指定参数的服务器，例如IP地址、端口等。

connect()函数的原型如下。

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, struct sockaddr* addr, int addrlen);

基于TCP协议的客户端服务器：

客户端：

//TCPclient.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<pthread.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>
#define PORT 8000

int main()
{
	int sockfd , ret;
	struct sockaddr_in server_addr;
	char buf[32] = {0};
	
	sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);   //创建一个socket
	if(sockfd == -1)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}
	
	int length = sizeof(server_addr);
	//bind的参数 第二个是结构体  下面是结构体
	server_addr.sin_family = PF_INET;    //PF_INET 地址族
	server_addr.sin_port = PORT;         //端口号
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.10");   //写服务器地址
	
	ret = connect(sockfd , (struct sockaddr *)&server_addr , length);
	if(-1 == ret)
	{
		perror("connect");
		exit(1);
	}
	
	
	while(1)
	{		
		scanf("%s", buf);
		ret = send(sockfd , buf , strlen(buf) , 0);
		if(-1 == ret)
		{
			perror("send");
		}
		memset(buf , 0 ,sizeof(buf));
	}
	
	return 0;
}
           

服务器：

//TCPserver.c
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<pthread.h>
#include<string.h>
#define PORT 8000

void *ClientHandle(void *arg)
{
	pthread_detach( pthread_self() );           //线程分离
	
	int ret;
	int fd = *(int *)arg;
	char buf[32]={0};
	
	ret = recv(fd , buf , sizeof(buf) , 0);
	if(-1 == ret)
	{
		perror("recv");
	}
	
	printf("recv from %d client %s!\n" , fd , buf);
	memset(buf , 0 , sizeof(buf) );
}

int main()
{
	int sockfd,ret;
	struct sockaddr_in server_addr;
	struct sockaddr_in client_addr;
	int fd[1000] = {0} , i=0;
	pthread_t tid;
	
	//采用IPV4协议 流式套接字
	sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);   //创建一个socket
	if(-1 == sockfd)
	{
		perror("socket");
		exit(1);
	}
	
	
	int length = sizeof(server_addr);
	//bind的参数 第二个是结构体  下面是结构体
	server_addr.sin_family = PF_INET;    //PF_INET 地址族
	server_addr.sin_port = PORT;         //端口号
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.10");   //ip地址
	
	ret = bind(sockfd , (struct sockaddr *)&server_addr , length);  //绑定
	if(-1 == ret)
	{
		perror("bind");
		exit(1);
	}
	
	
	ret = listen(sockfd ,5);         //监听
	if(-1 == ret)
	{
		perror("listen");
		exit(1);
	}
	
	
	while(1)
	{
		memset( &client_addr , 0 , sizeof(client_addr) );
		fd[i] = accept(sockfd , (struct sockaddr *)&client_addr , &length);
		if(-1 == fd[i])
		{
			perror("accept");
			exit(1);
		}
		
		
		printf("accept client port %d fd %d\n",client_addr.sin_port,fd[i]);
		//加线程  循环一次就创建一个线程    线程id  属性内容  函数名  &fd[i]
		ret = pthread_create(&tid , NULL , ClientHandle , &fd[i]);
		if(ret != 0)
		{
			perror("pthread_create");
		}
		i++;
		
		//等待线程结束 回收资源 但是会阻塞
		//pthread_join();
	}	
		
	
	return 0;
}