Socket 编程中的基本步骤
1.Socket 是一个在网络上进行通信的端点,它允许不同的程序之间进行数据交换。可以把它理解为两台计算机之间的一根通信管道,通过这根管道,两台计算机可以互相发送和接收数据。
客户端和服务端:Socket 通常分为客户端和服务端。服务端监听某个端口,等待客户端连接。客户端主动连接服务端并与之通信。
IP 和 端口:每个网络设备都有一个唯一的 IP 地址,每个应用程序(比如一个 web 服务器或者聊天程序)在这个设备上运行时,都需要一个端口来识别自己。Socket 就是利用 IP 地址和端口进行通信的。
2. Socket 基本工作原理
创建 Socket:首先,程序需要创建一个 Socket。你可以把它看作是程序与网络之间的接口。
绑定到地址:为了让其他程序可以连接到这个 Socket,程序需要将它绑定到一个 IP 地址和端口号上。
监听/连接:服务端会监听某个端口,等待客户端连接;客户端会主动发起连接请求。
数据收发:连接建立后,双方可以通过 Socket 发送和接收数据。
关闭 Socket:通信完成后,程序关闭 Socket,结束网络通信。
3. Socket 类型
Socket 有几种不同的类型,主要有两种最常用的类型:
- 流式套接字 (SOCK_STREAM)
流式套接字提供可靠的、面向连接的通信。也就是说,它确保数据按顺序到达,而且没有丢失。常见的协议是 TCP(传输控制协议)。
TCP Socket 是面向连接的,通信双方必须建立连接才能开始数据传输。
它可以保证数据的完整性,并且有重传机制来处理丢失的数据。
- 数据报套接字 (SOCK_DGRAM)
数据报套接字提供无连接、无保障的通信。也就是说,数据发送出去之后,无法保证一定会到达目的地,也不能保证数据的顺序。常见的协议是 UDP(用户数据报协议)。
UDP Socket 是无连接的,通信双方之间没有事先建立连接,数据包是“丢了就丢了”的状态。
它非常适合一些对实时性要求高,但对可靠性要求不高的应用(例如视频流、语音通信等)。
1、
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain:协议族,可以是 AF_INET(IPv4)或者 AF_INET6(IPv6)。
type:套接字类型,SOCK_STREAM 表示流式套接字,SOCK_DGRAM 表示数据报套接字。
protocol:协议类型。
2. 绑定套接字 (Bind)
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd:套接字描述符,就是通过 socket() 创建的返回值。
addr:套接字绑定的地址,通常是一个 IP 地址和端口号。
addrlen:地址长度。
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4 地址
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定到所有可用的网络接口
server_addr.sin_port = htons(8080); // 绑定端口号 8080
bind(sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
3. 监听套接字 (Listen)
服务器端在绑定地址之后,通常会进入监听状态,等待客户端的连接请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
backlog:允许的最大等待连接数。
listen(sock, 5); // 开始监听,最大等待连接数为 5
4. 接受连接 (Accept)
服务端通过 accept() 接收客户端的连接请求。当客户端发起连接时,服务器接受该连接并返回一个新的套接字,用于后续的数据传输。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockfd:监听套接字。
addr:客户端的地址信息。
addrlen:地址信息的大小。
int client_sock = accept(sock, NULL, NULL); // 接受一个客户端连接
5. 连接到服务器 (Connect)
客户端使用 connect() 方法连接到服务器。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd:客户端套接字。
addr:服务器的地址信息。
addrlen:地址信息的大小
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 连接到本地服务器
connect(sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
- 发送数据 (Send)
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
sockfd:套接字描述符。
buf:要发送的数据。
len:数据的长度。
flags:一些标志,通常为 0。
const char *msg = "Hello, Server!";
send(sock, msg, strlen(msg), 0); // 发送消息到服务器
7. 接收数据 (Recv)
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
sockfd:套接字描述符。
buf:存放接收数据的缓冲区。
len:接收数据的最大长度。
8. 关闭 Socket
当通信结束后,关闭 Socket 释放资源。
int close(int sockfd);