Linux下的TCP通信

今天我們介紹如何編寫Linux下的TCP程序，關於UDP程序可以參考這裡：http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/61801.htm

本文絕大部分是參考《Linux程序設計(第4版)》的第15章套接字

《Linux程序設計》第四版中文版PDF下載見 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-08/41135.htm

服務器端的步驟如下：

1. socket： 建立一個socket

2. bind： 將這個socket綁定在某個文件上（AF_UNIX）或某個端口上（AF_INET），我們會分別介紹這兩種。

3. listen： 開始監聽

4. accept： 如果監聽到客戶端連接，則調用accept接收這個連接並同時新建一個socket來和客戶進行通信

5. read/write：讀取或發送數據到客戶端

6. close： 通信完成後關閉socket

客戶端的步驟如下：

1. socket： 建立一個socket

2. connect： 主動連接服務器端的某個文件（AF_UNIX）或某個端口（AF_INET）

3. read/write：如果服務器同意連接（accept），則讀取或發送數據到服務器端

4. close： 通信完成後關閉socket

上面是整個流程，我們先給出一個例子，具體分析會在之後給出。例子實現的功能是客戶端發送一個字符到服務器，服務器將這個字符+1後送回客戶端，客戶端再把它打印出來：

Makefile：

1. all: tcp_client.c tcp_server.c
2. gcc -g -Wall -o tcp_client tcp_client.c
3. gcc -g -Wall -o tcp_server tcp_server.c
5. clean:
6. rm -rf *.o tcp_client tcp_server

tcp_server.c：

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/socket.h>
3. #include <sys/un.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <stdlib.h>
6. #include <stdio.h>
8. int main()
9. {
10. /* delete the socket file */
11. unlink("server_socket");
13. /* create a socket */
14. int server_sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
16. struct sockaddr_un server_addr;
17. server_addr.sun_family = AF_UNIX;
18. strcpy(server_addr.sun_path, "server_socket");
20. /* bind with the local file */
21. bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
23. /* listen */
24. listen(server_sockfd, 5);
26. char ch;
27. int client_sockfd;
28. struct sockaddr_un client_addr;
29. socklen_t len = sizeof(client_addr);
30. while(1)
31. {
32. printf("server waiting:\n");
34. /* accept a connection */
35. client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
37. /* exchange data */
38. read(client_sockfd, &ch, 1);
39. printf("get char from client: %c\n", ch);
40. ++ch;
41. write(client_sockfd, &ch, 1);
43. /* close the socket */
44. close(client_sockfd);
45. }
47. return 0;
48. }

tcp_client.c：

1. #include <sys/types.h>
2. #include <sys/socket.h>
3. #include <sys/un.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <stdlib.h>
6. #include <stdio.h>
8. int main()
9. {
10. /* create a socket */
11. int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
13. struct sockaddr_un address;
14. address.sun_family = AF_UNIX;
15. strcpy(address.sun_path, "server_socket");
17. /* connect to the server */
18. int result = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address));
19. if(result == -1)
20. {
21. perror("connect failed: ");
22. exit(1);
23. }
25. /* exchange data */
26. char ch = 'A';
27. write(sockfd, &ch, 1);
28. read(sockfd, &ch, 1);
29. printf("get char from server: %c\n", ch);
31. /* close the socket */
32. close(sockfd);
34. return 0;
35. }

如果我們首先運行tcp_client，會提示沒有這個文件：

因為我們是以AF_UNIX方式進行通信的，這種方式是通過文件來將服務器和客戶端連接起來的，因此我們應該先運行tcp_server，創建這個文件，默認情況下，這個文件會創建在當前目錄下，並且第一個s表示它是一個socket文件：

程序運行的結果如下圖：