网络：3.Socket编程TCP

Socket编程TCP

一.接口补充

1. listen(系统调用)

作用：
将一个主动套接字(客户端用的 socket)转换为被动套接字，使其可以接受来自客户端的连接请求。(常用于 TCP 服务器端，UDP 无需调用该函数)

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>int listen(int sockfd, int backlog);

• 参数

  • sockfd：TCP 套接字文件描述符；
  • backlog：未完成连接队列(半连接队列) 的最大长度；表示允许系统为该监听 socket 同时排队的最大连接请求数；超过该值的连接请求将被丢弃；

• 返回值

  • 成功： 0
  • 失败： -1，并设置 errno

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2. accept(系统调用)

作用：从已完成连接队列中取出一个已建立的客户端连接，生成一个新的套接字用于与该客户端通信 (常用于 TCP 服务器端；UDP 无连接，不需要调用此函数).

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
//没有连接就会阻塞卡在这里

• 参数

  • sockfd：服务器端用于监听的套接字文件描述符(必须已调用bind和listen);
  • addr(输出型参数)：
    • 指向一个 struct sockaddr_in 结构体的指针，用于保存已连接客户端的地址信息(IP + 端口)；
    • 若不关心客户端地址，可填 NULL。
  • addrlen(输出型参数)：
    • 指向一个 socklen_t 类型变量的指针，初始时应设置为 sizeof(struct sockaddr_in)；
    • 函数返回时，会被修改为实际的地址结构长度。

• 返回值

  • 成功： 返回一个新的套接字文件描述符(用于与客户端通信)；
  • 失败： 返回 -1，并设置errno。

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3. connect(系统调用)

作用： 用于客户端向服务器发起连接请求; 当服务器端调用了 listen() 并处于监听状态后，客户端使用 connect() 来建立 TCP 连接(三次握手);(常用于 TCP 客户端；UDP 客户端也可调用该函数以指定默认通信目标地址.)

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

• 参数

  • sockfd：套接字文件描述符；
    • 通常是：socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)(TCP)；
    • 对于 UDP(SOCK_DGRAM)，调用 connect 并不会真正建立连接，而是指定默认的目标地址。
  • addr： 指向服务器端地址结构体的指针(struct sockaddr_in server; 使用时需强制类型转换为 struct sockaddr*);
  • addrlen：地址结构体的大小，sizeof(struct sockaddr_in)。

• 返回值

  • 成功： 0
  • 失败： -1，并设置 errno

• 注:

  client会在connect成功之后，在底层自动进行bind!

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4. popen(库函数)

作用：
创建一个管道，与一个子进程之间建立单向通信通道，并通过该子进程执行指定的命令(通常是 shell 命令)。
它相当于同时调用了 fork() + pipe() + exec()，让父进程可以像读写文件一样与命令交互。

函数原型

#include <stdio.h>FILE *popen(const char *command, const char *type);

• 参数

  • **command：**要执行的 shell 命令字符串，例如 "ls -l", "cat /etc/passwd" 等；
    • 实际上会调用 /bin/sh -c command 来执行；
    • 因此几乎所有命令行都可以写在这里。
  • type： 打开管道的模式
    • "r"：从命令的标准输出(stdout) 读取数据(父进程读，子进程写)；一般用这个
    • "w"：向命令的标准输入(stdin) 写入数据(父进程写，子进程读)。

• 返回值

  • 成功： 返回一个 FILE* 类型的文件流指针；
  • 失败： 返回 NULL，并设置 errno。

• 注意事项

  管道使用完毕后，必须调用：

  int pclose(FILE *stream);
  

  来关闭管道并等待子进程结束(否则会产生僵尸进程)。

二.命令补充

1. telnet

作用：用于测试服务器端口是否可连通、是否在监听, 常用于验证TCP服务是否正常工作, 它通过建立 TCP 连接的方式模拟客户端访问。

命令格式

telnet [主机名或IP地址] [端口号]

• 返回结果说明

情况	输出提示	含义
成功连接	Connected to xxx.xxx.xxx.xxx	说明端口已开放且可通信
连接失败	Connection refused	端口未被监听或被防火墙拦截**
超时	Connection timed out	网络不可达 / 服务器无响应
未解析	Unknown host	域名错误或 DNS 无法解析

• 按下：Ctrl + ], 回车,开始输入
• 然后输入：quit,退出
• 或再按下Ctrl + ], 回车,退出。

三.知识补充

1. TCP 服务器中 listen 和 accept 的分工关系：

• listen 的socket(_listensockfd)：
  就像“店员张三在门口拉客”，只负责等待并接受新的连接请求(即负责“拉人进来”)。
  它本身不提供服务，不进行读写操作。
• accept 返回的新socket(sockfd)：
  就像张三把客人带进来后，交给店里的人(李四、王五、赵六)去“提供具体服务”。
  每个客户端连接都会生成一个新的 socket，用于 读写数据(I/O 服务)。