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  
4.   
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>   
7.   
8. int main()  
9. {  
10.   /* delete the socket file */  
11.   unlink("server_socket");  
12.     
13.   /* create a socket */  
14.   int server_sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);  
15.     
16.   struct sockaddr_un server_addr;  
17.   server_addr.sun_family = AF_UNIX;  
18.   strcpy(server_addr.sun_path, "server_socket");  
19.     
20.   /* bind with the local file */  
21.   bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));  
22.     
23.   /* listen */  
24.   listen(server_sockfd, 5);  
25.     
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");  
33.       
34.     /* accept a connection */  
35.     client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);  
36.       
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);  
42.       
43.     /* close the socket */  
44.     close(client_sockfd);  
45.   }  
46.     
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>   
7.   
8. int main()  
9. {  
10.   /* create a socket */  
11.   int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);  
12.     
13.   struct sockaddr_un address;  
14.   address.sun_family = AF_UNIX;  
15.   strcpy(address.sun_path, "server_socket");  
16.     
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.   }  
24.     
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);  
30.     
31.   /* close the socket */  
32.   close(sockfd);  
33.     
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：