1. TCP编程基础解析
在Linux网络编程中，TCP编程是非常重要的一部分。TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输协议。它在网络通信中扮演着重要的角色，被广泛应用于互联网和局域网中。
TCP编程基础包括创建TCP套接字、绑定套接字、监听连接请求、接受连接、发送数据和接收数据等操作。
1.1 创建TCP套接字
在进行TCP编程之前，需要首先创建一个TCP套接字。TCP套接字可以通过调用socket()函数来创建。
int socket(int domain, int type, int protocol);
这个函数接受三个参数：domain表示协议簇，一般使用AF_INET表示IPv4协议；type表示套接字类型，一般使用SOCK_STREAM表示TCP套接字；protocol通常为0。
重要概念提示：套接字（socket）是一种抽象的通信结点，用于在应用程序之间进行通信。
1.2 绑定套接字
在创建TCP套接字后，需要将套接字与特定的IP地址和端口绑定。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
这个函数接受三个参数：sockfd表示套接字描述符；addr是一个指向包含IP地址和端口号的结构体（一般使用sockaddr_in结构体）的指针；addrlen表示addr结构体的长度。
重要概念提示：IP地址由32位二进制数组成，用于唯一标识设备在网络中的位置。端口号用于标识设备上的特定应用程序。
1.3 监听连接请求
在将套接字与IP地址和端口绑定之后，可以调用listen()函数来监听连接请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
这个函数接受两个参数：sockfd表示套接字描述符；backlog表示请求队列的最大长度。
重要概念提示：请求队列是指存放连接请求的缓冲区，当有新的连接请求到达时，会被放入请求队列中等待处理。
1.4 接受连接
当有客户端请求与服务器进行连接时，服务器可以调用accept()函数来接受连接。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
这个函数接受三个参数：sockfd表示套接字描述符；addr是一个指向保存客户端地址的结构体的指针（一般使用sockaddr_in结构体）；addrlen表示addr结构体的长度，通过传递指向addrlen的指针来获取客户端地址的长度。
1.5 发送数据
一旦建立了连接，服务器和客户端之间可以通过send()函数和recv()函数来进行数据的发送和接收。
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
send()函数用于向对端发送数据，接受四个参数：sockfd表示套接字描述符；buf是一个指向存放数据的缓冲区的指针；len表示待发送数据的长度；flags为0。
recv()函数用于接收对端发送的数据，接受四个参数：sockfd表示套接字描述符；buf是一个指向接收数据的缓冲区的指针；len表示缓冲区的大小；flags为0。
1.6 接收数据
类似地，客户端也可以使用send()函数向服务器发送数据，服务器则可以使用recv()函数接收客户端发送的数据。
2. TCP编程实例
下面通过一个简单的TCP编程实例来演示如何在Linux下进行TCP程序的编写。
2.1 服务器端代码
/* server.c */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
int main()
{
int sockfd, newsockfd, portno;
char buffer[256];
struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
socklen_t clilen;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
portno = 5000;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(portno);
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
listen(sockfd, 10);
clilen = sizeof(cli_addr);
newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen);
bzero(buffer, 256);
read(newsockfd, buffer, 255);
printf("Message from client: %s\n", buffer);
write(newsockfd, "Received your message!", 22);
close(newsockfd);
close(sockfd);
return 0;
}
上述代码是一个简单的服务器端代码，它创建了一个TCP套接字，并绑定到了指定的IP地址和端口号。然后通过listen()函数接受客户端的连接请求，并通过write()函数向客户端发送数据。
2.2 客户端代码
/* client.c */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<netdb.h>
int main()
{
int sockfd, portno, n;
struct sockaddr_in serv_addr;
struct hostent *server;
char buffer[256];
portno = 5000;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
server = gethostbyname("localhost");
bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
bcopy((char *)server->h_addr, (char *)&serv_addr.sin_addr.s_addr, server->h_length);
serv_addr.sin_port = htons(portno);
connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
bzero(buffer, 256);
printf("Please enter the message: ");
fgets(buffer, 255, stdin);
n = write(sockfd, buffer, strlen(buffer));
if (n < 0)
{
printf("Error writing to socket.\n");
exit(1);
}
bzero(buffer, 256);
n = read(sockfd, buffer, 255);
if (n < 0)
{
printf("Error reading from socket.\n");
exit(1);
}
printf("%s\n", buffer);
close(sockfd);
return 0;
}
上述代码是一个简单的客户端代码，它创建了一个TCP套接字，并通过connect()函数连接到服务器端。然后通过write()函数向服务器端发送数据，并通过read()函数从服务器端接收数据。
3. 总结
TCP编程是Linux网络编程中的重要部分，通过本文，我们了解了TCP编程的基础知识，包括创建TCP套接字、绑定套接字、监听连接请求、接受连接、发送数据和接收数据等操作。通过一个简单的实例，我们也学会了如何在Linux下进行TCP程序的编写。