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- Linux平台下TCP客户/服务端程序
- 服务端
- 客户端
- 相关头文件介绍
Linux平台下TCP客户/服务端程序
图片来源：https://subingwen.cn/linux/socket/
下面实现一个Linux平台下TCP客户/服务端程序：客户端向服务器发送：“你好，服务器…递增数字”，然后服务器发送响应消息：“你好，客户端”。
服务端
server.cpp
#include <iostream>
#include <cstdlib> // std::exit
#include <cstring> // memset sprintf strlen
#include <arpa/inet.h> // inet_ntop, htons, ntohs, INADDR_ANY, INET_ADDRSTRLEN
#include <unistd.h> // close
// #include <sys/socket.h> // sockaddr_in, socket(), bind(), listen(), accept(), send(), recv()，SOCK_STREAM，AF_INET
/*
<arpa/inet.h>包含了<netinet/in.h>，而<netinet/in.h>包含了 <sys/socket.h>。
所以实际使用时，只需要#include <arpa/inet.h>，不需要#include <sys/socket.h>
*/int main()
{// 1. 创建监听的套接字int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建一个TCP套接字if (lfd == -1){perror("socket"); // 错误处理std::exit(EXIT_FAILURE);}// 2. 将socket()返回值和本地的IP端口绑定到一起sockaddr_in addr; // 用于存储地址信息addr.sin_family = AF_INET; // 地址族，IPv4addr.sin_port = htons(10000); // 大端端口转换//addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定到任意IP地址inet_pton(AF_INET, "172.31.108.107", &addr.sin_addr.s_addr); // 指定IP地址int ret = bind(lfd, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr)); // 绑定套接字到地址if (ret == -1){perror("bind"); // 错误处理std::exit(EXIT_FAILURE);}// 3. 设置监听ret = listen(lfd, 128); // 开始监听if (ret == -1){perror("listen"); // 错误处理std::exit(EXIT_FAILURE);}// 4. 阻塞等待并接受客户端连接sockaddr_in cliaddr; // 用于存储客户端地址信息socklen_t clilen = sizeof(cliaddr); // 客户端地址结构的大小int cfd = accept(lfd, (sockaddr*)&cliaddr, &clilen); // 接受客户端连接if (cfd == -1){perror("accept"); // 错误处理std::exit(EXIT_FAILURE);}// 打印客户端的地址信息char ip[INET_ADDRSTRLEN] = {0}; // 存储客户端IP地址std::cout << "客户端的IP地址: " << inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip)) // 将IP地址转换为字符串<< ", 端口: " << ntohs(cliaddr.sin_port) << std::endl; // 端口号转换// 5. 和客户端通信while (true){// 接收数据char buf[1024]; // 接收缓冲区memset(buf, 0, sizeof(buf)); // 清零缓冲区int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0); // 从客户端读取数据if (len > 0){std::cout << "客户端: " << buf << std::endl; // 打印客户端发送的消息sprintf(buf, "你好, 客户端\n"); // 格式化字符串send(cfd, buf, strlen(buf), 0); // 回应客户端}else if (len == 0){std::cout << "客户端断开了连接..." << std::endl; // 客户端断开连接break;}else{perror("recv"); // 错误处理break;}}close(cfd); // 关闭与客户端的连接close(lfd); // 关闭监听套接字return 0;
}
编译与运行
g++ server.cpp -o server
./server
客户端
client.cpp
#include <iostream> // std::cout, std::cerr
#include <cstdlib> // std::exit
#include <unistd.h> // close, sleep
#include <cstring> // memset, strlen
#include <arpa/inet.h> // socket, connect, inet_pton, htonsint main()
{// 1. 创建通信的套接字int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建一个TCP套接字if (fd == -1){perror("socket"); // 错误处理std::exit(EXIT_FAILURE);}// 2. 连接服务器sockaddr_in addr; // 用于存储服务器地址信息addr.sin_family = AF_INET; // 地址族，IPv4addr.sin_port = htons(10000); // 大端端口转换inet_pton(AF_INET, "172.31.108.107", &addr.sin_addr.s_addr); // 将IP地址转换为网络字节顺序int ret = connect(fd, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr)); // 连接到服务器if (ret == -1){perror("connect"); // 错误处理std::exit(EXIT_FAILURE);}// 3. 和服务器端通信int number = 0;while (true){// 发送数据char buf[1024]; // 数据缓冲区sprintf(buf, "你好, 服务器...%d", number++); // 格式化字符串send(fd, buf, strlen(buf), 0); // 发送数据// 接收数据memset(buf, 0, sizeof(buf)); // 清空缓冲区int len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0); // 从服务器读取数据if (len > 0){std::cout << "服务器: " << buf; // 打印服务器发送的消息}else if (len == 0){std::cout << "服务器断开了连接..." << std::endl; // 服务器断开连接break;}else{perror("recv"); // 错误处理break;}sleep(1); // 每隔1秒发送一条数据}close(fd); // 关闭套接字return 0;
}
编译与运行
g++ client.cpp -o client
./client
相关头文件介绍
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<cstdlib>：提供了一些常用的标准库函数，源自 C 的stdlib.h，这些函数与程序控制、内存分配、随机数生成等功能相关。使用到的函数：std::exit(int status)：终止程序执行，status用来返回退出状态码，0表示正常退出，非0表示异常退出。 无返回值，直接终止程序。
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<cstring>：是对 C 语言string.h的封装，提供了用于操作 C 风格字符串（以'\0'结尾的字符数组）和内存操作的函数。使用到的函数：ptr = memset(void* ptr, int value, size_t num)：将指定内存区域的前num个字节设置为value。 返回指向ptr的指针，即被修改的内存区域的起始地址。n = sprintf(char* buffer, const char* format, ...)：将格式化数据写入buffer，并返回写入的字符数。返回写入buffer中的字符数（不包括终止符'\0'）。len = strlen(const char* str)：返回 C 风格字符串str的长度（不包括终止符'\0'）。 返回str的长度。
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<arpa/inet.h>：提供了一些用于网络编程的工具函数，主要用于 IP 地址与主机字节序、网络字节序的转换。使用到的函数和宏：inet_ntop(int af, const void* src, char* dst, socklen_t size)：将网络格式（大端序）的二进制 IP 地址转换为可读的点分十进制或冒号分隔的字符串。inet_pton(int af, const char* src, void* dst)：将可读的点分十进制或冒号分隔的字符串格式的 IP 地址转换为网络格式（大端序）的二进制格式。netshort = htons(uint16_t hostshort)：将主机字节序（小端序）的 16 位数转换为网络字节序（大端序）。 返回转换后的网络字节序的 16 位数。hostshort = ntohs(uint16_t netshort)：将网络字节序的 16 位数转换为主机字节序。 返回转换后的主机字节序的 16 位数。INADDR_ANY：用于表示绑定到所有可用的本地接口（IP 地址为 0.0.0.0）。INET_ADDRSTRLEN是一个常量，表示用于存储 IPv4 地址的字符串格式的最大长度。其值通常为 16，这是因为 IPv4 地址的最坏情况是点分十进制表示的字符串形式，如 “255.255.255.255”，该字符串的长度为 15，加上一个字符串终止符 ‘\0’，总共为 16。
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<sys/socket.h>：提供了与套接字编程相关的函数和数据结构，定义了套接字的创建、绑定、监听、接受连接、数据收发等功能。使用到的函数、宏和结构体：sockfd = socket(int domain, int type, int protocol)：创建一个套接字，domain表示协议族（如 IPv4 , IPv6），type表示套接字类型（如SOCK_STREAM表示 TCP），protocol通常为0，表示默认协议。 返回新的套接字描述符，失败时返回-1。result = bind(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen)：将套接字绑定到特定地址（IP 和端口）。 返回0表示成功，返回-1表示出错。result = listen(int sockfd, int backlog)：将套接字设置为监听模式，backlog表示队列中可以等待的最大连接数。 返回0表示成功，返回-1表示出错。new_sockfd = accept(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t* addrlen)：接受连接请求，并返回一个新的套接字，失败时返回-1。bytes_sent = send(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags)：通过连接的套接字发送数据。 返回成功发送的字节数，失败时返回-1。bytes_received = recv(int sockfd, void* buf, size_t len, int flags)：从连接的套接字接收数据。 返回成功接收的字节数，返回0表示对方关闭连接，失败时返回-1。AF_INET： 是一个常量，用于指定地址族，表示使用 IPv4 地址。SOCK_STREAM：是一个常量，用于指定套接字类型，表示该套接字将使用 TCP 协议进行流式数据传输。sockaddr_in：专门用于 IPv4 地址的结构体，包含sin_family（地址族）、sin_port（端口号）、sin_addr（IP 地址）等字段。struct sockaddr_in {short int sin_family; // 地址族unsigned short int sin_port; // 端口号 (网络字节序)struct in_addr sin_addr; // IP 地址unsigned char sin_zero[8]; // 填充字段（未使用） };
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<unistd.h>：是 Unix-like 操作系统的头文件，提供了对系统调用的访问接口，包含文件操作、进程管理等低级功能。使用到的函数：result = close(int fd)：关闭文件描述符fd，在网络编程中用于关闭套接字。 返回0表示成功，返回-1表示出错。sleep(unsigned int seconds)：暂停执行当前线程seconds秒。
