C/C++ Linux Socket网络编程流程分析

什么是Socket

Socket是计算机网络中对于通信队列和编程接口的抽象。一句话概括，Socket是一种特殊的文件，它通过文件IO的方式向网络发送和接收数据。

Socket网络编程流程

1. 创建Socket

创建一个Socket需要调用socket()函数，它有三个参数，分别是：地址族、类型、协议。在Linux中，地址族常用的有AF_INET（IPv4）和AF_INET6（IPv6）两种，类型常用的有SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM两种，协议有TCP和UDP两种。

示例代码：

// 创建一个IPv4地址族、使用TCP协议的Socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

1. 绑定Socket

在Socket创建之后，需要将这个Socket绑定到一个具体的端口上，在Linux中，端口号是一个16位的非负整数。

示例代码：

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

// 将Socket绑定到8080端口
int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
if (ret == -1) {
    perror("bind error");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

1. 监听Socket

当Socket绑定到端口上之后，需要将这个Socket转换成监听状态，等待客户端的连接。

示例代码：

// 开始监听客户端请求
int backlog = 10;
ret = listen(sockfd, backlog);
if (ret == -1) {
    perror("listen error");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

1. 接受连接

当有客户端连接请求到达服务器时，需要调用accept()函数接受连接请求，并创建新的Socket与客户端通信。

示例代码：

struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);

// 等待客户端的连接请求
int newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
if (newsockfd == -1) {
    perror("accept error");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

1. 读写Socket

在建立连接之后，客户端和服务器之间就可以通过Socket互相发送数据了。可以使用read()和write()函数进行数据读写。

示例代码：

// 从客户端读取数据
char buf[1024];
int n = read(newsockfd, buf, sizeof(buf));
if (n == -1) {
    perror("read error");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// 向客户端发送数据
const char* msg = "Hello, client!";
n = write(newsockfd, msg, strlen(msg));
if (n == -1) {
    perror("write error");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

1. 关闭Socket

在通信结束后，需要关闭Socket来释放资源。

示例代码：

// 关闭Socket
close(newsockfd);
close(sockfd);

示例：TCP服务器

下面是一个简单的TCP服务器示例代码，它可以监听8080端口，并将客户端发送来的字符串原样回发到客户端。

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
    // 创建Socket
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

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

    // 开始监听客户端请求
    int backlog = 10;
    ret = listen(sockfd, backlog);
    if (ret == -1) {
        perror("listen error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 循环等待客户端连接
    while (true) {
        // 等待客户端连接请求
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
        int newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
        if (newsockfd == -1) {
            perror("accept error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 从客户端读取字符串
        char buf[1024];
        int n = read(newsockfd, buf, sizeof(buf));
        if (n == -1) {
            perror("read error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        buf[n] = '\0';
        printf("Received message from client: %s\n", buf);

        // 回发字符串到客户端
        n = write(newsockfd, buf, n);
        if (n == -1) {
            perror("write error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 关闭连接
        close(newsockfd);
    }

    // 关闭Socket
    close(sockfd);

    return 0;
}

示例：TCP客户端

下面是一个简单的TCP客户端示例代码，它可以连接到127.0.0.1的8080端口，并向服务器发送一个字符串，并等待服务器回发字符串。

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    // 创建Socket
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 连接到服务器
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    inet_aton("127.0.0.1", &server_addr.sin_addr);
    int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (ret == -1) {
        perror("connect error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 向服务器发送字符串
    const char* msg = "Hello, server!";
    int n = write(sockfd, msg, strlen(msg));
    if (n == -1) {
        perror("write error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 等待服务器回发字符串
    char buf[1024];
    n = read(sockfd, buf, sizeof(buf));
    if (n == -1) {
        perror("read error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    buf[n] = '\0';
    printf("Received message from server: %s\n", buf);

    // 关闭Socket
    close(sockfd);

    return 0;
}

以上就是C/C++ Linux Socket网络编程的简单流程以及两个示例代码的讲解。