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使用C语言编写基于TCP协议的Socket通讯程序实例分享

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本篇文章的主要目标是向大家分享如何使用C语言编写基于TCP协议的Socket通讯程序。这个过程分为以下几个步骤：

步骤一：创建Socket

首先，我们需要创建一个Socket。Socket是一个用于数据传输的端点，可以理解为建立数据传输通道的道具。在C语言中，我们可以使用socket()函数创建Socket。具体代码如下：

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

这里，我们创建了一个IPv4的TCP Socket。AF_INET表示IPv4协议，SOCK_STREAM表示TCP协议。如果你想使用UDP协议，则需要将SOCK_STREAM改为SOCK_DGRAM。

步骤二：设置Socket选项

有些特定的操作系统需要手动地启用某些功能才能使用Socket通信。在这种情况下，我们就需要使用setsockopt()函数设置Socket选项。例如，在Linux系统中，我们需要设置SO_REUSEADDR选项以允许多个进程绑定到相同的端口。具体代码如下：

int enable = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable));

这里，我们将SO_REUSEADDR选项启用，并将其设置为1。

步骤三：绑定Socket到本地IP和端口

在进行数据传输前，我们需要将创建的Socket绑定到一个本地IP地址和端口。这可以通过bind()函数来完成。具体代码如下：

struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

这里，我们将Socket绑定到本地IP地址INADDR_ANY，并将端口号port转换成网络字节序，然后将其存储在addr.sin_port中。

步骤四：监听连接请求

完成了Socket的绑定，我们还需要通过listen()函数告诉系统我们打算接受传入的连接请求。具体代码如下：

listen(sockfd, backlog);

这里，backlog参数表示系统在连接队列中排队的最大连接数。如果有更多的客户端尝试连接服务器，它们将被拒绝，直到当前的连接请求被处理。

步骤五：接受连接请求

现在，我们已经准备好接受客户端的连接请求了。当我们接受一个请求时，我们需要创建另一个Socket来处理该连接。具体代码如下：

struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
int new_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);

这里，accept()函数将等待客户端连接并返回一个新的Socket文件描述符new_sockfd。我们还可以通过client_addr参数获取客户端的IP地址和端口号。

步骤六：发送和接收数据

现在，我们已经成功地建立了一个基于TCP协议的Socket连接。我们可以使用send()函数来发送数据，使用recv()函数来接收数据。具体代码如下：

char buffer[1024];
int n = recv(new_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
buffer[n] = '\0';
printf("Received: %s\n", buffer);

const char* message = "Hello, client!";
send(new_sockfd, message, strlen(message), 0);

这里，我们使用recv()函数接收客户端发送的消息，并将其存储在名为buffer的字符数组中。然后，我们将其打印到控制台上。接着，我们使用send()函数向客户端发送一条消息。

示例一：简单的Echo服务器

下面是一个基本的Echo服务器示例，它将收到的消息返回给客户端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    int port = atoi(argv[1]);

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("Cannot create socket");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    int enable = 1;
    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable)) < 0) {
        perror("Cannot set socket options");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(port);
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
        perror("Cannot bind socket");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    if (listen(sockfd, 5) < 0) {
        perror("Cannot listen socket");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    while (1) {
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
        int new_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);
        if (new_sockfd < 0) {
            perror("Cannot accept socket");
            continue;
        }

        char buffer[1024];
        int n = recv(new_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (n <= 0) {
            close(new_sockfd);
            continue;
        }

        buffer[n] = '\0';
        printf("Received: %s\n", buffer);

        if (send(new_sockfd, buffer, strlen(buffer), 0) < 0) {
            perror("Cannot send socket");
        }

        close(new_sockfd);
    }

    close(sockfd);
    return EXIT_SUCCESS;
}

示例二：多线程Echo服务器

接下来，让我们实现一个多线程的Echo服务器。该服务器能够同时处理多个客户端请求。我们可以为每个客户端请求创建一个新线程，并在该线程中处理客户端请求。具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <pthread.h>

void* handle_client(void* arg) {
    int sockfd = *(int*)arg;

    char buffer[1024];
    int n = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (n <= 0) {
        close(sockfd);
        return NULL;
    }

    buffer[n] = '\0';
    printf("Received: %s\n", buffer);

    if (send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0) < 0) {
        perror("Cannot send socket");
    }

    close(sockfd);

    return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int port = atoi(argv[1]);

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("Cannot create socket");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    int enable = 1;
    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable)) < 0) {
        perror("Cannot set socket options");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(port);
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
        perror("Cannot bind socket");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    if (listen(sockfd, 5) < 0) {
        perror("Cannot listen socket");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    while (1) {
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
        int new_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);
        if (new_sockfd < 0) {
            perror("Cannot accept socket");
            continue;
        }

        pthread_t tid;
        if (pthread_create(&tid, NULL, handle_client, &new_sockfd) != 0) {
            perror("Cannot create thread");
            close(new_sockfd);
        }
    }

    close(sockfd);
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这个示例中，我们创建了一个名为handle_client的线程函数。当我们接受到客户端请求时，我们创建一个新线程，并将新Socket的文件描述符传递给该线程。然后，我们在该线程中处理该连接。通过这种方式，服务器可以同时处理多个客户端请求。

以上是关于使用C语言编写基于TCP协议的Socket通讯程序实例分享的完整攻略，希望能对大家有所帮助。

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