概述

TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議。

TCP 具有以下特點：

1）電話系統服務模式的抽象

2）每一次完整的數據傳輸都要經過建立連接、使用連接、終止連接的過程

3）可靠、出錯重傳、且每收到一個數據都要給出相應的確認，保證數據傳輸的可靠性

TCP 編程的 C/S 架構

基于 TCP 的網絡編程開發分為服務器端和客戶端兩部分，常見的核心步驟和流程如下：

TCP 客戶端編程

對于 TCP 客戶端編程流程，有點類似于打電話過程：找個可以通話的手機（socket()?）?->?撥通對方號碼并確定對方是自己要找的人（?connect()?）?->?主動聊天（?send()?或?write()?）->?或者，接收對方的回話（?recv()?或?read()?）->?通信結束后，雙方說再見掛電話（close()?）。


所需頭文件：#include <sys/socket.h>
int socket(int family,int type,int protocol);
功能： 創建一個用于網絡通信的 socket套接字（描述符），詳細用法，請看《套接字的介紹》
參數： family：本示例寫?AF_INET，代表 IPv4 type：本示例寫?SOCK_STREAM，代表 TCP 數據流 protocol：這里寫 0，設為 0 表示使用默認協議
返回值： 成功：套接字 失敗 < 0?

int connect( int sockfd,?const struct sockaddr *addr,?socklen_t len );

功能：

主動跟服務器建立連接，有點類似于，我們給別人電話，主動撥對方的電話號碼，具體是怎么一個過程，請《connect()、listen()和accept()三者之間的關系》。

參數：

sockfd：socket()返回的套接字

addr：連接的服務器地址結構

len：地址結構體長度

返回值：

成功：0 ? ?

失敗：-1

connect() 函數相當于撥號碼，只有撥通號碼并且確定對方是自己要找的人（三次握手）才能進行下一步的通信。

ssize_t send(int sockfd,?const void* buf,?size_t nbytes,?int flags);

功能：

發送數據，最后一個參數為 0 時，可以用 write() 替代（?send 等同于 write?）。注意：不能用 TCP 協議發送 0 長度的數據包。假如，數據沒有發送成功，內核會自動重發。

參數：

sockfd： 已建立連接的套接字

buf：?發送數據的地址

nbytes： 發送緩數據的大小(以字節為單位)

flags：?套接字標志（常為 0）

返回值：

成功：成功發送的字節數

失敗 < 0

虛擬機中Redhat5.5的 TCP 客戶端程序代碼：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h>#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h>#define PORT 10086 #define SIZE 128/***服務端:* a. 創建一個套字* b. 初始化結構體* c. 綁定* d. 監聽 設置監聽隊列的大小* e. 接受客戶端的連接* f. 讀寫操作**/int main(void) {int sockfd = 0;int newfd = 0;int ret = -1;char buf[SIZE];struct sockaddr_in sockaddr;struct sockaddr_in fromaddr;socklen_t len = sizeof(fromaddr);//a. 創建套接子sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket"); goto err0;}//b. 初始化結構體memset(&sockaddr, 0, sizeof(sockaddr));sockaddr.sin_family = AF_INET; //ipv4sockaddr.sin_port = htons(PORT);sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.1.88");//綁定ret = bind(sockfd, (void*)&sockaddr, sizeof(sockaddr));if (-1 == ret){perror("bind"); goto err1;}//監聽ret = listen(sockfd, 10);if (-1 == ret){perror("listen"); goto err1;}printf("server is waiting the client incomming....\n");//阻塞 接受客戶端連接newfd = accept(sockfd, (void*)&fromaddr, &len);if (-1 == newfd){perror("accept"); goto err1;}//客戶端的信息printf("from client ip: %s port: %d\n", inet_ntoa(fromaddr.sin_addr), ntohs(fromaddr.sin_port));//讀寫操作while(1){memset(buf, 0, SIZE); //ret = write(newfd, "hello world", 11); ret = send(newfd, "hello world", 11, 0);if (ret <= 0)break;printf("send %d bytes\n", ret);sleep(1);}close(sockfd);return 0; err1:close(sockfd); err0:return -1; }

運行結果如下：

對于客戶端，也是可以接收數據，前提為，客戶端先給服務器發送數據。

ssize_t recv(int sockfd,?void *buf, ?size_t nbytes,?int flags);

功能：

接收網絡數據，默認的情況下，如果沒有接收到數據，這個函數會阻塞，直到有數據到來。

參數：

sockfd：套接字

buf：接收網絡數據的緩沖區的地址

nbytes：接收緩沖區的大小（以字節為單位）

flags：套接字標志（常為 0 ）

返回值：

成功：成功接收的字節數

失敗 < 0

測試代碼如下：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h>#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h>#define PORT 10086 #define SIZE 128/***客戶端:* a. 創建一個套接子* b. 初始化結構體* e. 鏈接服務器* f. 讀寫操作**/int main(void) {int sockfd = 0;int newfd = 0;int ret = -1;char buf[SIZE];struct sockaddr_in sockaddr;socklen_t len = sizeof(sockaddr);//a. 創建套接子sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket"); goto err0;}//b. 初始化結構體 使用服務器相關信息memset(&sockaddr, 0, sizeof(sockaddr));sockaddr.sin_family = AF_INET; //ipv4sockaddr.sin_port = htons(PORT);sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.1.88");//c. 連接服務器ret = connect(sockfd, (void*)&sockaddr, len);if (-1 == ret){perror("connect"); goto err1;}printf("connect to server successfully....\n");//讀寫操作while(1){memset(buf, 0, SIZE); //ret = read(sockfd, buf, SIZE);ret = recv(sockfd, buf, SIZE, 0);if (ret <= 0)break;buf[ret] = 0;printf("from server: %s\n", buf);}close(sockfd);return 0; err1:close(sockfd); err0:return -1; }

運行結果如下：

TCP 服務器編程

做為 TCP 服務器需要具備的條件呢？

• 具備一個可以確知的地址（ bind() ）：相當于我們要明確知道移動客服的號碼，才能給他們電話;
• 讓操作系統知道是一個服務器，而不是客戶端（ listen() ）：相當于移動的客服，他們主要的職責是被動接聽用戶電話，而不是主動打電話騷擾用戶；
• 等待連接的到來（ accept() ）：移動客服時刻等待著，來一個客戶接聽一個。

接收端使用 bind() 函數，來完成地址結構與socket 套接字的綁定，這樣 ip、port 就固定了，發送端即可發送數據給有明確地址( ip+port ) 的接收端。

對于 TCP 服務器編程流程，有點類似于接電話過程：找個可以通話的手機（socket()?）?->?插上電話卡固定一個號碼（?bind()?）?->?職責為被動接聽，給手機設置一個鈴聲來監聽是否有來電（?listen()?）?->?有來電，確定雙方的關系后，才真正接通不掛電話（?accept()?）?->?接聽對方的訴說（?recv()?）?->?適當給些回話（?send()?）->?通信結束后，雙方說再見掛電話（?close()?）。

int bind( int sockfd,?const struct sockaddr *myaddr，socklen_t addrlen );

功能：

將本地協議地址與 sockfd 綁定，這樣 ip、port 就固定了

參數：

sockfd：socket 套接字

myaddr： 指向特定協議的地址結構指針

addrlen：該地址結構的長度

返回值：

成功：返回 0

失敗：-1

使用實例如下：

// 本地網絡地址 struct sockaddr_in my_addr; bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); // 清空結構體內容 my_addr.sin_family = AF_INET; // ipv4 my_addr.sin_port = htons(port); // 端口轉換 my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 綁定網卡所有ip地址，INADDR_ANY為通配地址，值為0printf("Binding server to port %d\n", port); int err_log; err_log = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); // 綁定 if(err_log != 0) {perror("bind");close(sockfd); exit(-1); }

int listen(int sockfd, int backlog);

功能：

將套接字由主動修改為被動，使操作系統為該套接字設置一個連接隊列，用來記錄所有連接到該套接字的連接。更詳細說明，請看《connect()、listen()和accept()三者的關系》。

參數：

sockfd： socket監聽套接字

backlog：連接隊列的長度

返回值：

成功：返回0

失敗：其他

int accept( ?int sockfd,?struct sockaddr *cliaddr,?socklen_t *addrlen );

功能：

從已連接隊列中取出一個已經建立的連接，如果沒有任何連接可用，則進入睡眠等待（阻塞）。更詳細說明，請看《connect()、listen()和accept()三者的關系》。

參數：

sockfd： socket監聽套接字

cliaddr： 用于存放客戶端套接字地址結構

addrlen：套接字地址結構體長度的地址

返回值：

成功：已連接套接字。注意：返回的是一個已連接套接字，這個套接字代表當前這個連接

失敗：< 0

Redhat 中的服務器代碼如下：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h>#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h>#define PORT 10086 #define SIZE 128/***服務端:* a. 創建一個套字* b. 初始化結構體* c. 綁定* d. 監聽 設置監聽隊列的大小* e. 接受客戶端的連接* f. 讀寫操作**/int main(void) {int sockfd = 0;int newfd = 0;int ret = -1;char buf[SIZE];struct sockaddr_in sockaddr;struct sockaddr_in fromaddr;socklen_t len = sizeof(fromaddr);//a. 創建套接子sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket"); goto err0;}//b. 初始化結構體memset(&sockaddr, 0, sizeof(sockaddr));sockaddr.sin_family = AF_INET; //ipv4sockaddr.sin_port = htons(PORT);sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.1.88");//綁定ret = bind(sockfd, (void*)&sockaddr, sizeof(sockaddr));if (-1 == ret){perror("bind"); goto err1;}//監聽ret = listen(sockfd, 10);if (-1 == ret){perror("listen"); goto err1;}printf("server is waiting the client incomming....\n");//阻塞 接受客戶端連接newfd = accept(sockfd, (void*)&fromaddr, &len);if (-1 == newfd){perror("accept"); goto err1;}//客戶端的信息printf("from client ip: %s port: %d\n", inet_ntoa(fromaddr.sin_addr), ntohs(fromaddr.sin_port));//讀寫操作while(1){memset(buf, 0, SIZE); //ret = write(newfd, "hello world", 11); ret = send(newfd, "hello world", 11, 0);if (ret <= 0)break;printf("send %d bytes\n", ret);sleep(1);}close(sockfd);return 0; err1:close(sockfd); err0:return -1; }

Windows 的網絡調試助手作為 TCP 客戶端，給 ubuntu 中的服務器發送數據，運行結果如下：

關閉連接：close()

使用 close() 函數即可關閉套接字，關閉一個代表已連接套接字將導致另一端接收到一個 0 長度的數據包，詳情請看《 TCP 四次揮手》。

做服務器時

• 關閉監聽套接字（ socket()和listen()之后的套接字 ）將導致服務器無法接收新的連接，但不會影響已經建立的連接；
• 關閉 accept()返回的已連接套接字將導致它所代表的連接被關閉，但不會影響服務器的監聽（ socket()和listen()之后的套接字 ）。

做客戶端時

關閉連接就是關閉連接，不意味著其他。

如果客戶端和服務器已經連接成功的前提下，通常的情況下，先關閉客戶端，再關閉服務器，如果是先關閉服務器，立馬啟動服務器是，服務器綁定的端口不會立馬釋放（如下圖），要過 1 分鐘左右才會釋放，為什么會這樣的呢？請看《 TCP 四次揮手》。有沒有方法讓服務器每次啟動都能立即成功？請看《端口復用》。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Linux网络编程】TCP的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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