C语言网络编程：TCP客户端实现

客户端通信步骤

根据基本TCP网络通信编程模型

我们可以知道客户端的实现主要有几个步骤

1. socket创建客户端通信的套接字文件，并指定通信的协议族和数据类型
2. 使用connect主动向服务器发起连接请求，与服务器的accept实现三次握手建立连接。连接成功之后客户端可以通过socket返回的文件描述符进行通信 ，服务器使用accept返回的通信文件描述符进行通信
3. 使用send/recv和服务器 发送接收数据进行通信
4. 通信结束之后断开连接close或者shutdown

为什么客户端没有bind和listen

关于bind函数的功能，是为了绑定ip和端口号，即通信使用固定的ip和端口号进行通信。这样的要求仅仅是针对tcp服务器而言的，对于多个客户端来说，这样的bind操作是不需要的。如果指定bind也是可以通信，但是并不合理。在通信过程中只需要使用自己的ip和默认分配的端口号即可。客户端默认分配的端口范围为49152~65535

关于listen函数，对于客户端程序，它永远是主动连接请求的发起者，没有被动监听别人连接的需求。所以这里不需要将主动通信文件描述符转换为被动通信文件描述符。

客户端connect函数介绍

• 头文件:#include <sys/socket.h>
• 函数使用:int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
• 函数功能: 向服服务器发起主动连接请求
• 返回值：成功0；失败 -1，并设置errno。
• 函数参数:
  a. sockfd socket返回的套接字文件描述符
  b. addrlen addr结构体的大小
  c. addr 用于设置想要连接的服务器的ip和端口号
  注意：如果局域网内部通信，则ip和端口号可以直接填写服务器的ip和端口号，但是如果是跨网通信，IP必须是服务器所在路由器的公网ip
  为了方便设置struct sockaddr结构体的内容，我们同样使用sockaddr_in结构体进行设置

  struct sockaddr_in addr;
  addr.sin_family = AF_INET;
  addr.sin_port = htons(6789);
  addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");cfd = connect(sockfd,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr));
  

局域网内客户端和服务器通信代码实例

一下代码是在本机测试，大家可以测试局域网内以及不同网段的通信，不过需要注意IP地址的填写，跨网段通信中ip的填写需要保证是服务器所在路由器的公网ip。
server.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>#define IP "192.168.102.174"
#define PORT 7000typedef struct data {char name[30];unsigned int num;
}Data;
void print_err(char *str, int line, int err_no) {printf("%d, %s :%s\n",line,str,strerror(err_no));_exit(-1);
}
int cfd = -1;//子线程，处理数据的接收
void *receive(void *pth_arg) {int ret = 0;Data stu_data = {0};while(1) {bzero(&stu_data, sizeof(stu_data));ret = recv(cfd, &stu_data, sizeof(stu_data),0);	if (-1 == ret) {print_err("recv failed",__LINE__,errno);}else if (ret > 0)printf("student number = %d student name = %s \n",ntohl(stu_data.num),stu_data.name);}
}//接收SIGINT信号，从而关闭通信描述符。
void sig_fun(int signo) {if (signo == SIGINT) {//close(cfd);shutdown(cfd,SHUT_RDWR);_exit(0);}
}int main()
{int skfd = -1, ret = -1;skfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if ( -1 == skfd) {print_err("socket failed",__LINE__,errno);}struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET; //设置tcp协议族addr.sin_port = htons(PORT); //设置端口号addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //设置ip地址ret = bind(skfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if ( -1 == ret) {print_err("bind failed",__LINE__,errno);}ret = listen(skfd, 3);if ( -1 == ret ) {print_err("listen failed", __LINE__, errno);}/*被动监听客户端发起的tcp连接请求，三次握手后连接建立成功*/struct sockaddr_in caddr = {0};int csize = sizeof(caddr);cfd = accept(skfd, (struct sockaddr*)&caddr, &csize);if (-1 == cfd) {print_err("accept failed", __LINE__, errno);}//打印连接后接收到的客户端发送过来的ip和端口号printf("cport = %d, caddr = %s\n", ntohs(caddr.sin_port),inet_ntoa(caddr.sin_addr));创建子线程用于接收数据pthread_t id;ret = pthread_create(&id,NULL,receive,NULL);if (-1 == ret) print_err("pthread_create failed", __LINE__, errno);//用于处理信号函数，处理SIGINT的信号signal(SIGINT,sig_fun);Data std_data = {0};while (1) {bzero(&std_data, sizeof(std_data));printf("stu name:\n");scanf("%s",std_data.name);//对于int型的需要将主机端序转换为网络端序，这里转成long型。printf("stu num:\n");scanf("%d",&std_data.num);std_data.num = htonl(std_data.num);将数据std_data强制类型转换后发送ret = send(cfd, (void *)&std_data,sizeof(std_data),0);if ( -1 == ret) {print_err("accept failed", __LINE__, errno);}	}return 0;
}

client.c
客户端的代码和服务器端主要差异在连接上，客户端只需要初始化一下socket即可主动发起连接请求，服务端在初始化socket之后需要绑定ip和端口号，同时将主动通信的文件描述符转为被动通信的文件描述符。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>#define IP "192.168.102.174"
#define PORT 7000typedef struct data {char name[30];unsigned int num;
}Data;
void print_err(char *str, int line, int err_no) {printf("%d, %s :%s\n",line,str,strerror(err_no));_exit(-1);
}
int skfd = -1;
void *receive(void *pth_arg) {int ret = 0;Data stu_data = {0};while(1) {bzero(&stu_data, sizeof(stu_data));ret = recv(skfd, &stu_data, sizeof(stu_data),0);	if (-1 == ret) {print_err("recv failed",__LINE__,errno);}else if (ret > 0)printf("student number = %d student name = %s \n",ntohl(stu_data.num),stu_data.name);}
}void sig_fun(int signo) {if (signo == SIGINT) {//close(cfd);shutdown(skfd,SHUT_RDWR);_exit(0);}
}int main()
{int ret = -1;skfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if ( -1 == skfd) {print_err("socket failed",__LINE__,errno);}/*这里需要填写服务器的端口号和IP地址，此时客户端会自己分配端口号和自己的IP发送给服务器*/struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET; //设置tcp协议族addr.sin_port = htons(PORT); //设置服务器端口号addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //设置服务器ip地址，如果是跨网，则需要填写服务器所在路由器的公网ipret = connect(skfd,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr));if ( -1 == ret ) {print_err("connect failed", __LINE__, errno);}pthread_t id;pthread_create(&id,NULL,receive,NULL);Data std_data = {0};while (1) {bzero(&std_data, sizeof(std_data));printf("stu name:\n");scanf("%s",std_data.name);printf("stu num:\n");scanf("%d",&std_data.num);std_data.num = htonl(std_data.num);ret = send(skfd, (void *)&std_data,sizeof(std_data),0);if ( -1 == ret) {print_err("send failed", __LINE__, errno);}	}return 0;
}

编译gcc server.c -o server -pthread
gcc client.c -o client -pthread
运行如下: