ios 的socket编程 socket编程步骤

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Aceryt 2023-10-11 23:00:27

文章标签 ios 的socket编程套接字 #include 端口号 文章分类 iOS 移动开发

服务器端

第一步：创建用于监听的套接字

第二步：将套接字与本机IP地址和端口号绑定

第三步：设置监听

第四步：等待并接收连接请求

第五步：C/S网络通信

第六步：关闭文件描述符

客户端

第一步：创建套接字

第二步：连接服务器

第三步：通信

服务器端

第一步：创建用于监听的套接字

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain：地址族，常用有AF_INET和AF_INET6，分别代表IPv4和IPv6

type：数据传输方式/套接字类型，常用SOCK_STREAM(流格式套接字/面向连接的套接字)，SOCK_DGRAM(数据报套接字/无连接的套接字)

protocol：传输协议，常用IPPROTO_TCP，IPPROTO_UDP，分贝代表TCP和UDP协议

type与protocol不能冲突，即如果使用面向连接的套接字，那么protocol就得是TCP协议。通常protocol参数可以直接填0，这样系统会自动推导出要使用得协议。

int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  //创建TCP套接字
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  //创建UDP套接字

返回值：成功返回文件描述符（当前进程文件描述符表中最小可用的文件描述符），失败返回-1并设置errno。

第二步：将套接字与本机IP地址和端口号绑定

因为套接字相当于是一个在内核中打开的文件，也就是内存中的一篇缓冲区，现在我们要将该缓冲区与本地IP地址和端口号绑定。

首先将IP地址和端口号放入sockaddr_in结构体变量之中

struct sockaddr_in {
    short int sin_family;                      /* Address family */
    unsigned short int sin_port;       /* Port number */
    struct in_addr sin_addr;              /* Internet address */
    unsigned char sin_zero[8];         /* Same size as struct sockaddr */
};

首先定义结构体变量：

struct sockaddr_in serv_addr;

sin_family是使用的地址协议族，一般是AF_INET，即IPv4协议

serv_addr.sin_family = AF_INET;

sin_port是端口号，htons（）函数表示将16位的短整数从主机字节序变成网络字节序（即大端模式）。

serv_addr.sin_port = htons(9999); // 本地端口，25536以下

sin_addr存储IP地址，但是不是直接存储成整型数之类的，而是存储到in_addr结构体中。

in_addr结构体如下，可以保存一个32位的IP地址，明明可以直接用，还非要放到一个结构体中，据说是上古时期实现这个东西的程序员想多了。

struct in_addr {
    unsigned long s_addr;
};

这里INADDR_ANY即0.0.0.0，即任意地址，因为有些主机有多块网卡可以连到多个网络有不同ip，这样设置可以让服务器程序监听多个网卡ip地址的端口，也可以理解为用多个ip地址监听同一个端口。

serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

sin_zero是为了让sockaddr结构体与sockaddr_in结构体大小相同，而特意保留的空字节。

将IP地址和端口号放入sockaddr_in结构体变量之后就可以用bind函数将套接字变量和ip，端口号绑定。

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
           socklen_t addrlen);

sockfd：用于监听的套接字文件描述符

addr：是sockaddr结构体类型的变量地址，前边我们是用sockaddr_in结构体来设置的IP地址和端口号，需要强制类型转换成为sockaddr类型的地址。之所以不直接用sockaddr来设置IP地址和端口号是有原因的，struct sockaddr是通用的套接字地址形式，而不同的网络体系表示地址的方法是不同的，struct sockaddr_in是在通用的套接字地址形式的基础上，针对TCP/IP设计的套接字的地址形式，里面多了两个成员，也就是IP号和端口号，这样方便我们填充。

addrlen：sockaddr_in结构体变量的大小。

int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

成功返回0，失败返回-1并设置errno

第三步：设置监听

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd：文件描述符

backlog：未完成连接队列和已完成连接队列的上限，暂时理解为对客户端连接数量的限制。

成功返回0，失败返回-1

ret = listen(lfd, 64);

第四步：等待并接收连接请求

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

sockfd：用于监听的套接字文件描述符

addr：sockaddr类型的传出参数，存放客户端的套接字变量信息

addrlen：addr的大小

addr与addrlen都是可选参数

返回值：

如果监听的队列中无等待连接，且套接字为阻塞，则等待连接到来

如果监听的队列中无等待连接，且套接字为非阻塞，则返回-1并设置errno

如果监听的队列中有等待连接，则取出第一个连接，返回一个与用于监听的套接字同等类型的套接字（本质是一个文件描述符，用于通信）。

// 等待并接收请求连接请求
    struct sockaddr_in cline_addr;
    socklen_t clien_len = sizeof(cline_addr);
    int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cline_addr, &clien_len);
    if(cfd == -1){
        perror("accept error");
        exit(1);
    }

接收到连接请求之后可以输出展示一下，注意要把ip地址的格式转化成字符串输出

#include <arpe/inet.h>
int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);     //将点分十进制的ip地址转化为用于网络传输的数值格式
        返回值：若成功则为1，若输入不是有效的表达式则为0，若出错则为-1
 
const char * inet_ntop(int family, const void *addrptr, char *strptr, size_t len);     //将数值格式转化为点分十进制的ip地址格式
        返回值：若成功则为指向结构的指针，若出错则为NULL

char ipbuf[64];
    printf("client ip: %s, port: %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cline_addr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)), ntohs(cline_addr.sin_port));

第五步：C/S网络通信

上边的过程只是通过套接字将服务器端和客户端连接了起来，具体的通信就是服务器端进程和客户端进程之间的通信，与普通的unix IO并没有区别，也是通过文件描述符与相关的系统调用进行读写。即像操作普通文件一样用read来读取客户端发送的内容，用write来向客户端写内容。

第六步：关闭文件描述符

关闭用于监听和用于通信的文件描述符。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>

int main(int argc, const char* argv[]){
    // 创建用于监听的套接字
    int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(lfd == -1){
        perror("socker error");
        exit(1);
    }

    // 套接字与IP和端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(9999); // 本地端口，25536以下
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 绑定IP？

    int ret = bind(lfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if(ret == -1){
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 设置监听
    ret = listen(lfd, 64);
    if(ret == -1){
        perror("listen error");
        exit(1);
    }
    
    // 等待并接收请求连接请求
    struct sockaddr_in cline_addr;
    socklen_t clien_len = sizeof(cline_addr);
    int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr*)&cline_addr, &clien_len);
    if(cfd == -1){
        perror("accept error");
        exit(1);
    }

    char ipbuf[64];
    printf("client ip: %s, port: %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cline_addr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)), ntohs(cline_addr.sin_port));
    

    // 通信
    while(1){
        // 先接收数据
        char buf[1024] = {0};
        int len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
        if(len == -1){
            perror("read error");
            break;
        }else if(len > 0){
            // 顺利读出数据
            printf("read buf = %s\n", buf);
            // 数据小写变大写
            for(int i = 0; i < len; ++i){
                buf[i] = toupper(buf[i]);
            }
            printf("大写转换结果：%s\n", buf);
            // 大写数据发回给客户端
            write(cfd, buf, strlen(buf) + 1);
        }else if(len == 0){
            printf("client disconnect \n");
            break;
        }
    }

    close(lfd);
    close(cfd);


}

客户端

第一步：创建套接字

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

第二步：连接服务器

先定义sockaddr_in结构体变量来设置ip和端口号

注意这里的ip是服务器端的ip，端口号也是服务器进程对应的端口号

inet_pton用来设置ip地址，可以把字符串变成二进制网络字节序，这里的“127.0.0.1”是本地环回地址，因为我们的服务器进程也在本机上，因此要使用本地环回。

struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(9999); // 在服务器进程中设置的端口？
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr.s_addr);

接下来是使用connect函数连接服务器，当使用tcp协议的时候，connect会完成三次握手的过程

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                   socklen_t addrlen);

sockfd：客户端进程套接字的文件描述符

addr：服务端的ip和端口号结构变量地址，但是需要注意强转，因为我们定义的都是sockaddr_in变量，而使用的参数类型是sockaddr类型的。

addrlen：结构变量的大小

成功返回0，失败返回-1

int ret = connect(fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if(ret == -1){
        perror("connect error");
        exit(1);
    }

第三步：通信

在服务端进程中，监听和通信用的是两个不同的套接字，而在客户端只需要一个通信套接字就可以，不需要监听的。

注意strlen（）函数计算字符串长度是不包括最后的‘\0’

while(1){
        // 写数据
        // 接收键盘输入
        char buf[512];
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        // 发送给服务器
        write(fd, buf, strlen(buf) + 1);
        // 接收服务器端的数据
        int len = read(fd, buf, sizeof(buf));
        printf("read buf = %s, len = %d\n", buf, len);
    }

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>

int main(int argc, const char* argv[]){
    // 创建套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(fd == -1){
        perror("socker error");
        exit(1);
    }

    // 连接服务器
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(9999); // 在服务器进程中设置的端口？
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr.s_addr);
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    if(ret == -1){
        perror("connect error");
        exit(1);
    }
    // 通信
    while(1){
        // 写数据
        // 接收键盘输入
        char buf[512];
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        // 发送给服务器
        write(fd, buf, strlen(buf) + 1);
        // 接收服务器端的数据
        int len = read(fd, buf, sizeof(buf));
        printf("read buf = %s, len = %d\n", buf, len);
    }
    return 0;
}

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