网络编程——实现服务端与客户端TCP的消息发送与接收

网络编程——实现服务端与客户端TCP的消息发送与接收

本文主要涉及网络编程的具体实现过程，实现客户端与服务端的TCP的信息传输，注意还只是单向的客户端发送，服务端接收。

一、 服务端

1.1 服务端通信详细流程

让我更详细地描述服务端通信流程

1. 初始化：

   • 使用socket函数创建一个服务器套接字。

     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
     

   • 使用bind函数将服务器套接字绑定到指定的IP地址和端口。

     bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa));
     

   • 使用listen函数开始监听连接请求。

     listen(sockfd, 5);  // 5 是监听队列的最大长度
     

2. 等待客户端连接：

   • 使用accept函数等待客户端连接，并返回一个新的套接字描述符。

     int accceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&sa, &addrlen);
     

3. 为客户端创建处理线程：

   • 为每个新连接创建一个线程，使用pthread_create。

     pthread_create(&thread, NULL, ClinetFunction, (void *)&accceptfd);
     

4. 与客户端通信：

   • 在ClinetFunction中使用recv函数接收客户端发送的数据。

     recv(accceptfd, buf, sizeof(buf), 0);
     

   • 处理或响应接收到的数据。

   • 使用send函数将处理后的数据发送回客户端。

     send(accceptfd, sendbuf, strlen(sendbuf) + 1, 0);
     

5. 关闭连接：

   • 使用close函数关闭与客户端的连接。

     close(accceptfd);
     

1.2 关键函数及其详细描述：

• socket: 创建一个新的套接字。返回一个文件描述符。

  • 参数：协议族(AF_INET表示IPv4)、套接字类型(SOCK_STREAM表示TCP)、协议编号(通常为0)。

• bind: 将套接字绑定到特定的IP地址和端口。

  • 参数：套接字描述符、指向地址结构的指针、地址结构的大小。

• listen: 将套接字设为监听模式，等待客户端连接。

  • 参数：套接字描述符、监听队列的最大长度。

• accept: 等待并接受客户端的连接请求，返回一个新的套接字描述符。

  • 参数：套接字描述符、指向客户端地址结构的指针、地址结构的大小。

• pthread_create: 创建新的线程。

  • 参数：指向线程ID的指针、线程属性(通常为NULL)、线程函数、传递给线程函数的参数。

• recv: 从已连接的套接字接收数据。

  • 参数：套接字描述符、缓冲区、缓冲区的大小、标志。

• send: 发送数据到已连接的套接字。

  • 参数：套接字描述符、要发送的数据、数据的大小、标志。

• close: 关闭套接字或文件描述符。

  • 参数：套接字或文件描述符。

通过这些详细的步骤和函数，服务端能够建立与客户端的连接，为每个客户端创建独立的处理线程，并进行有效的数据交换。

1.3 服务端完整代码

//服务器
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>

//全局的套接字
int sockfd = -1;
//4 循环等待客户端的连接，如果没有连接则等待，如果有连接则返回一个连接套接字
//5 和客户端进行正常收发
//6 弄完了关闭套接字

//将套接字创建好  并且绑定 监听
//将ip地址和端口号传进来 端口号释放需要时间(轮询机制)
void TcpInit(const char * ipaddr,unsigned short port)
{
    //1 创建套接字 ---- 神马都是文件，因此你的网络通信也是一个文件
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(-1 == sockfd)
    {
        perror("server socket error");
        exit(1);//没有必要运行了
    }
    //2 我们需要将服务器的IP地址绑定到套接字
    struct sockaddr_in sa;
    sa.sin_family = AF_INET;//协议族
    sa.sin_port = htons(port);//端口号  内存是小端的 我们要转大端
    sa.sin_addr.s_addr = inet_addr(ipaddr);//将我们点分式的ip地址转换为一个大端整数
    //printf("ipaddr = %x port = %x\n",inet_addr(ipaddr),htons(port));
    int r = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&sa,sizeof(sa));
    if(-1 == r)
    {
        perror("server bind error");
        exit(2);//没有必要运行了
    }

    //3 监听连接 ---- 创建一个监听队列   建立5个10个可以了
    listen(sockfd,5);

}

//专门用于去服务一个客户的线程
void * ClinetFunction(void * arg)
{
    
    pthread_detach(pthread_self());//将其分离

    int * accceptfd = (int *)arg;
    printf(" * accceptfd = %d\n", * accceptfd);
    char buf[1024] = {0};
    
    //你发什么信息过来  我就在这个信息之前加上一节 然后回发给你
    while(1)
    {
        char sendbuf[1024] = {"SB250->"};
        int r = recv(*accceptfd,buf,1024,0);//阻塞等待数据过来
        if(-1 == r)
        {
            perror("recv error");
            break;
        }
        else if(0 == r)//客户端已经断了
        {
            printf("对方断开连接了\n");
            break;
        }
        else//接收到信息了
        {
            printf("recv buf = %s\n",buf);
            strcat(sendbuf,buf);
            send(*accceptfd,sendbuf,strlen(sendbuf) + 1,0);
        }
    }


    close(*accceptfd);
    free(accceptfd);

}
//等待客户端的连接 
void waitconnect(void)
{
    //我们要基于这个连接套接字去通信
    struct sockaddr_in sa;
    socklen_t addrlen = sizeof(sa);
    while(1)
    {
        printf("一直等待对方的连接.......\n");
        int * accceptfd = malloc(4);//避免释放 因此我们要动态内存分配才可以
        *accceptfd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&sa,&addrlen);
        printf("连接者为:%s %d\n",inet_ntoa(sa.sin_addr),ntohs(sa.sin_port));
        //开一个线程出去  让它去服务与我的连接
        pthread_t thread;
        if(pthread_create(&thread,NULL,ClinetFunction,(void *)accceptfd) != 0)
        {
            perror("create thread error");
            continue;
        }
    }
    
    close(sockfd);
}
//通过main函数的参数 我们将这个ip地址和端口给进去
//./a.out 192.168.31.251 8888
int main(int argc,char * argv[])
{
    if(argc < 3)
    {
        printf("参数都不齐\n");
        return -1;
    }
    TcpInit(argv[1],atoi(argv[2]));

    waitconnect();

    return 0;
}

二、 客户端

2.1 客户端通信详细流程

以下是客户端进行通信的详细流程及其关键函数：

1. 初始化:

   • 创建套接字:

     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
     

     使用socket函数创建一个IPv4的TCP套接字。

   • 填充服务器地址信息:

     struct sockaddr_in sa;
     sa.sin_family = AF_INET;
     sa.sin_port = htons(port);
     sa.sin_addr.s_addr = inet_addr(ipaddr);
     

     这里设置了服务器的IP地址、端口号，并将其转换为网络字节序。

   • 连接到服务器:

     int r = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa));
     

     使用connect函数与服务器建立连接。

2. 通信循环:

   • 从用户那里获取要发送的消息:

     printf("输入你要发送的信息（输入quit退出）:");
     fflush(stdout);
     scanf("%s", buf);
     

     这里等待用户输入消息。

   • 检查用户是否想退出:

     if(!strcmp(buf,"quit")) {
         break;
     }
     

     如果用户输入了“quit”，则退出循环。

   • 发送消息到服务器:

     send(sockfd, buf, strlen(buf) + 1, 0);
     

     使用send函数将用户输入的消息发送到服务器。

   • 接收来自服务器的响应:

     recv(sockfd, buf, 1024, 0);
     

     使用recv函数从服务器接收响应。

   • 打印服务器的响应:

     printf("服务器回我的信息是:%s\n", buf);
     

     将接收到的消息打印到控制台。

3. 关闭连接:

   • 关闭套接字:

     close(sockfd);
     

     使用close函数关闭套接字，释放资源并结束程序。

这就是客户端进行通信的完整流程。它首先连接到服务器，然后进入一个循环，允许用户发送和接收消息，最后关闭连接并退出。

2.2 完整代码

/*
 * @Description: 客户端代码
 * @Version: 1.0
 * @Autor: Huining Li777
 * @Date: 2023-12-26 09:07:23
 * @LastEditors: 李慧宁-Huining Li777
 * @LastEditTime: 2023-12-26 12:46:58
 */

//客户端
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
//全局的套接字
int sockfd = -1;

//将套接字创建好  并且绑定 监听
//将ip地址和端口号传进来 端口号释放需要时间(轮询机制)
void TcpInit(const char * ipaddr,unsigned short port)
{
    //1 创建套接字 ---- 神马都是文件，因此你的网络通信也是一个文件
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(-1 == sockfd)
    {
        perror("server socket error");
        exit(1);//没有必要运行了
    }
    //2 我们需要将服务器的IP地址绑定到套接字
    struct sockaddr_in sa;
    sa.sin_family = AF_INET;//协议族
    sa.sin_port = htons(port);//端口号  内存是小端的 我们要转大端
    sa.sin_addr.s_addr = inet_addr(ipaddr);//将我们点分式的ip地址转换为一个大端整数
    

    //连接服务器
    int r = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&sa,sizeof(sa));
    if(-1 == r)
    {
        perror("connect error");
        exit(2);
    }

}

//开始正常的收发
void function(void)
{
    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        printf("输入你要发送的信息（输入quit退出）:");
        fflush(stdout);
        scanf("%s",buf);
        if(!strcmp(buf,"quit"))
        {
            break;
        }
        send(sockfd,buf,strlen(buf) + 1,0);

        recv(sockfd,buf,1024,0);
        printf("服务器回我的信息是:%s\n",buf);

    }
}

int main(int argc,char * argv[])
{
    if(argc < 3)
    {
        printf("参数都不齐\n");
        return -1;
    }
    TcpInit(argv[1],atoi(argv[2]));
    function();



    close(sockfd);
    return 0;
}