Linux网络编程之函数使用指南-猿码集

1. 简介

Linux网络编程是指在Linux操作系统下使用网络编程技术进行开发的过程。网络编程可以让程序通过网络连接到其他计算机或设备，实现数据传输和通信。在Linux系统中，网络编程通常使用C语言进行开发，使用一些特定的函数来实现网络通信和操作。

2. 基本概念

2.1. 套接字（Socket）

套接字是网络编程中最重要的概念之一，它是一种抽象的数据结构，用于表示网络连接的端点。套接字提供了一种通信机制，允许不同计算机间进行数据传输。

2.2. 地址结构（Address Structure）

地址结构用于表示套接字的地址信息，包括IP地址和端口号等。在Linux网络编程中，常用的地址结构是sockaddr结构体。

3. 常用函数

3.1. socket函数

socket函数用于创建一个套接字。它接受三个参数，分别是地址族（AF_INET表示IPv4），套接字类型（如SOCK_STREAM表示TCP套接字），和协议（通常为0，表示使用默认协议）。

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd == -1) {
    perror("socket");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

上述代码创建了一个TCP套接字，并通过sockfd变量保存返回的套接字文件描述符。如果返回值为-1，则表示创建失败。

3.2. bind函数

bind函数用于将一个本地地址绑定到套接字。它接受三个参数，分别是套接字描述符、地址结构指针和地址结构的大小。

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
if (ret == -1) {
    perror("bind");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

上述代码将套接字绑定到本地8080端口，并使用INADDR_ANY表示可以接受来自任意地址的连接。

3.3. listen函数

listen函数用于开始监听套接字上的连接请求。它接受两个参数，分别是套接字描述符和等待队列的长度（指定同时可以有多少个客户端连接等待处理）。

int backlog = 10;
int ret = listen(sockfd, backlog);
if (ret == -1) {
    perror("listen");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

上述代码开始监听套接字上的连接请求，并指定等待队列的长度为10。

3.4. accept函数

accept函数用于接受客户端的连接请求，并返回一个新的套接字文件描述符，用于与客户端进行通信。

struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addrlen = sizeof(client_addr);
int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addrlen);
if (clientfd == -1) {
    perror("accept");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

上述代码接受客户端的连接请求，并通过clientfd变量保存返回的客户端套接字文件描述符。

3.5. connect函数

connect函数用于建立与远程服务器的连接。它接受三个参数，分别是套接字描述符、地址结构指针和地址结构的大小。

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &(server_addr.sin_addr));
int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
if (ret == -1) {
    perror("connect");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

上述代码建立与本地8080端口的服务器的连接。

4. 实例：基于TCP的客户端和服务器

下面是一个简单的基于TCP的客户端和服务器的示例代码：

4.1. 服务器端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 绑定地址
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (ret == -1) {
        perror("bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 开始监听
    int backlog = 10;
    ret = listen(sockfd, backlog);
    if (ret == -1) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 接受连接
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_addrlen = sizeof(client_addr);
    int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addrlen);
    if (clientfd == -1) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 接收数据
    char buffer[1024];
    ssize_t n = read(clientfd, buffer, sizeof(buffer));
    if (n == -1) {
        perror("read");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Received: %s\n", buffer);
    // 发送数据
    char* response = "Hello, client!";
    ssize_t bytes_sent = write(clientfd, response, strlen(response));
    if (bytes_sent == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 关闭连接
    close(clientfd);
    close(sockfd);
    return 0;
}

4.2. 客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 连接服务器
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &(server_addr.sin_addr));
    int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (ret == -1) {
        perror("connect");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 发送数据
    char* message = "Hello, server!";
    ssize_t bytes_sent = write(sockfd, message, strlen(message));
    if (bytes_sent == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 接收数据
    char buffer[1024];
    ssize_t n = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
    if (n == -1) {
        perror("read");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    buffer[n] = '\0';  // 添加字符串结束符
    printf("Received: %s\n", buffer);
    // 关闭连接
    close(sockfd);
    return 0;
}

5. 总结

本文介绍了Linux网络编程中一些常用的函数的使用方法，并以基于TCP的客户端和服务器为例进行了说明。网络编程在现代的分布式系统中具有重要的地位，掌握网络编程技术对于开发网络应用程序是非常重要的。

使用Linux网络编程，可以实现基于套接字的网络通信，包括创建套接字、绑定地址、监听连接请求、接受连接、发送和接收数据等操作。希望本文对初学者能够提供一些帮助，并为深入学习和应用Linux网络编程打下基础。

Linux网络编程之函数使用指南