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c 网络编程

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行业动态
2025-01-31
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网络编程是利用计算机网络进行数据传输和通信的编程技术，涉及客户端与服务器间的连接、数据交换等操作，旨在实现远程访问、资源共享等功能。

C 语言网络编程是利用 C 语言进行网络应用程序开发的过程，它主要依赖于套接字（Socket）编程接口来实现网络通信，以下是关于 C 语言网络编程的详细内容：

一、基础概念与准备工作

1、网络协议：网络编程基于网络协议，如 TCP/IP 协议族，TCP 提供可靠的、面向连接的传输服务，适用于需要高可靠性的应用；UDP 则提供无连接的服务，数据传输速度较快但不如 TCP 可靠。

2、套接字：套接字是网络编程的核心，它是操作系统提供的一种网络通信接口，通过套接字，程序可以在网络中发送和接收数据，套接字分为流套接字（用于 TCP 连接）和数据报套接字（用于 UDP 通信）。

二、套接字编程步骤

1、创建套接字：使用socket() 函数创建一个套接字，该函数返回一个套接字描述符，如果失败则返回 -1。

   int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
   if (sockfd < 0) {
       perror("socket creation failed");
       exit(EXIT_FAILURE);
   }

2、绑定套接字：对于服务器端程序，需要将套接字绑定到一个特定的 IP 地址和端口号上，使用bind() 函数实现，这一步对客户端程序通常不是必须的。

   struct sockaddr_in serv_addr;
   serv_addr.sin_family = AF_INET;
   serv_addr.sin_port = htons(PORT);
   serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
   if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
       perror("socket bind failed");
       exit(EXIT_FAILURE);
   }

3、监听和接受连接：服务器端需要监听端口，等待客户端的连接请求，并使用accept() 函数接受连接。listen() 函数使套接字进入被动打开状态，准备接受连接。

   if (listen(sockfd, 5) < 0) {
       perror("Listen failed");
       exit(EXIT_FAILURE);
   }
   int new_socket = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen);
   if (new_socket < 0) {
       perror("Accept failed");
       exit(EXIT_FAILURE);
   }

4、发送和接收数据：无论是客户端还是服务器端，都需要使用send() 或recv() 函数来发送和接收数据。

   char buffer[1024] = {0};
   read(new_socket, buffer, 1024);
   printf("%s
", buffer);
   char *message = "Hello from server";
   send(new_socket, message, strlen(message), 0);

5、关闭套接字：通信结束后，应关闭套接字以释放资源，使用close() 函数。

   close(new_socket);
   close(sockfd);

三、实际案例分析

以下是一个简单的 TCP 服务器和客户端的例子：

1、TCP 服务器：

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <string.h>
   #include <unistd.h>
   #include <arpa/inet.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/socket.h>
   #define PORT 8080
   int main() {
       int server_fd, new_socket;
       struct sockaddr_in address;
       int opt = 1;
       int addrlen = sizeof(address);
       char buffer[1024] = {0};
       char *message = "Hello from server";
       // Creating socket file descriptor
       if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
           perror("socket failed");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       // Forcefully attaching socket to the port 8080
       if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {
           perror("setsockopt");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       address.sin_family = AF_INET;
       address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
       address.sin_port = htons(PORT);
       // Bind the socket to the address and port number specified in address structure
       if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address))<0) {
           perror("bind failed");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       // Start listening for client connections. Here, the backlog queue is set to 3
       if (listen(server_fd, 3) < 0) {
           perror("listen");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       // Accept a connection from a client
       if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen))<0) {
           perror("accept");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       // Read data sent by the client from the socket into the buffer array and print it on the console
       read(new_socket, buffer, 1024);
       printf("%s
",buffer );
       // Send a response back to the client using the same socket that was used to receive the data from the client
       send(new_socket, message, strlen(message), 0);
       printf("Hello message sent
");
       return 0;
   }

2、TCP 客户端：

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <string.h>
   #include <unistd.h>
   #include <arpa/inet.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/socket.h>
   #define PORT 8080
   int main() {
       struct sockaddr_in address;
       int sock = 0;
       struct sockaddr_in serv_addr;
       char *hello = "Hello from client";
       char buffer[1024] = {0};
       if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
           printf("
 Socket creation error 
");
           return -1;
       }
       memset(&serv_addr, '0', sizeof(serv_addr));
       serv_addr.sin_family = AF_INET;
       serv_addr.sin_port = htons(PORT);
       // Convert IPv4 and IPv6 addresses from text to binary form
       if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr)<=0) {
           printf("
Invalid address/ Address not supported 
");
           return -1;
       }
       if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
           printf("
Connection Failed 
");
           return -1;
       }
       send(sock, hello, strlen(hello), 0);
       printf("Hello message sent
");
       int valread = read(sock, buffer, 1024);
       printf("%s
",buffer );
       return 0;
   }