网络编程，使用select()进行简单服务端与客户端通信

这里在Ubuntu环境下演示

一般流程

服务端常用函数：

  1. socket()：创建一个新的套接字。
  2. bind()：将套接字与特定的IP地址和端口绑定。
  3. listen()：使套接字开始监听传入的连接请求。
  4. accept()：接受一个传入的连接请求，并创建一个新的套接字用于与客户端通信。
  5. send() 或 write()：向连接的客户端发送数据。
  6. recv() 或 read()：接收来自客户端的数据。
  7. close()：关闭与客户端通信的套接字。

流程通常是：

socket() -> bind() -> listen() -> accept() -> send()或write() / recv()或read() -> close()

客户端常用函数：

  1. socket()：创建一个新的套接字。
  2. connect()：尝试与服务端建立连接。
  3. send() 或 write()：向服务端发送数据。
  4. recv() 或 read()：接收来自服务端的数据。
  5. close()：关闭与服务端通信的套接字。

流程通常是：

 socket() -> connect ->  send()或write() / recv()或read() -> close()

简单函数介绍

socket()

socket用于创建一个套接字。

所谓套接字(Socket)，就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。一个套接字就是网络上进程通信的一端，提供了应用层进程利用网络协议交换数据的机制。从所处的地位来讲，套接字上联应用进程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议进行通信的接口，是应用程序与网络协议栈进行交互的接口

                                                                                                                ——百度百科

Linux中socket的返回类型是整形，Windows中返回的是SOCKET类型。

    int socket(int af,int type,int protocol);//windows中的返回类型是SOCKET

socket的三个参数：

   //例如一次初始化：

   int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

   

    //三个参数：
    /*
        (1)地址族：
     * AF_INET表示使用IPv4（Internet Protocol version 4）地址。
     * 它指定了套接字将在IPv4网络上使用。
     * 与之对应的是AF_INET6，用于IPv6地址。
        (2)套接字类型（Socket Type）：
     * SOCK_STREAM表示套接字是一个面向连接的、可靠的、基于字节流的套接字，通常用于TCP（Transmission Control Protocol）连接。
     * 与之对应的是SOCK_DGRAM，表示一个无连接的、固定最大长度消息、不可靠的套接字，通常用于UDP（User Datagram Protocol）连接。
        (3)协议：
     * 这个参数通常设置为0，表示让系统自动选择适合指定地址族和套接字类型的协议。
     * 在大多数情况下，对于AF_INET和SOCK_STREAM的组合，系统会选择TCP协议。
     * 同样地，对于AF_INET和SOCK_DGRAM的组合，系统会选择UDP协议。
     */

connect()

connect 函数用于建立客户端和服务器之间的连接。

它属于套接字编程接口，用于将一个套接字与远程服务器的特定套接字地址关联起来，从而初始化一个连接。

connect函数原型：

int connect(SOCKET s,const struct sockaddr *name,int namelen);

其中，struct sockaddr的类型：

    struct sockaddr {  sa_family_t sin_family;//地址族char sa_data[14];             };

这个类型需要获取到服务器的IP与端口，但是不好进行操作，所以我们要用到跟其作用一致的结构体——struct sockaddr_in：

struct sockaddr_in
{sa_family_t sin_family;//地址族uint16_t sin_port;  //端口struct in_addr sin_addr;  //32位IPchar sin_zero[8];   
}

   //例如，对struct sockaddr_in进行一次初始化

    struct sockaddr_in server_addr;


    //给该结构体清空
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    //初始化，要拿到主机的ip和端口
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);

   

那么connect传参类似如下：

if (connect(s, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Connect failed");
        // 连接失败
    }

send()

send() 是一个用于通过套接字（socket）发送数据的核心函数

send()函数原型：

int send(SOCKET s,const char *buf,int len,int flags);

其中

 //——最后一个参数flags用于控制信息发送方式，这里0是默认发送方式
 //send返回的是实际发送的字节数，失败则返回-1

简单客户端实现代码

客户端实现代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>int tcp_echo_client_start(const char *ip, int port)
{printf("tcp echo client, ip: %s, port:%d\n", ip, port);int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//1、创建套接字//如果创建套接字失败if(s < 0){perror("tcp echo client: open socket error");return -1;}//2、用connect函数向服务器建立连接struct sockaddr_in server_addr;//给该结构体清空memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));//初始化，要拿到主机的ip和端口server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(port);server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);if (connect(s, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("Connect failed");// 处理错误}//3、从键盘中读取输入，并发送数据char buf[128];printf("please input:");while(fgets(buf, sizeof(buf), stdin) != NULL){//发送，发送给套接字就是交给操作系统去管理if(send(s, buf, strlen(buf), 0) < 0){perror("write error");close(s);return -1;}//服务端收到消息会响应，需要接受数据memset(buf, 0, sizeof(buf));int len = recv(s, buf, sizeof(buf) - 1, 0);if(len < 0)perror("read error");//接受数据并打印printf("%s\n", buf);printf(">>\n");}//关闭close(s);//Windows中采用closesocket()函数return 0;
}int main()
{tcp_echo_client_start("192.168.74.1", 8080);return 0;
}

服务端实现

bind()

bind() 函数用于将一个 套接字（socket） 绑定到特定的 IP 地址和端口号，通常用于服务器端设置监听地址

bind()函数原型：

int bind(int sockfd,                     // 套接字文件描述符（由 socket() 创建）const struct sockaddr *addr,    // 指向 sockaddr 结构体的指针（存储地址信息）socklen_t addrlen               // sockaddr 结构体的长度
);

//成功返回0，失败返回-1

sockfd：

  • 由 socket() 创建的套接字描述符（如 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);）。

addr：

  • 指向 struct sockaddr 的指针，存储 IP 地址 + 端口号。

  • 实际使用时通常用 struct sockaddr_in（IPv4）或 struct sockaddr_in6（IPv6），并强制转换为 sockaddr*。

listen()

listen() 函数用于将 TCP 套接字 设置为 被动监听模式，等待客户端发起连接请求（connect()）

#include <sys/socket.h>int listen(int sockfd,     // 已绑定地址的套接字描述符（由 socket() 创建 + bind() 绑定）int backlog     // 允许排队的最大未完成连接数（直接影响并发处理能力）
);

//成功返回0，失败返回-1

sockfd：

  • 必须是已通过 bind() 绑定到某个 IP + 端口 的 流式套接字（如 SOCK_STREAM，即 TCP 套接字）。

  • 如果未绑定，系统会随机分配一个端口（但服务器通常需要固定端口，所以必须显式 bind()）。

backlog：

  • 定义 已完成三次握手但未被 accept() 取走的连接队列的最大长度（即“等待处理的连接”）。

  • 不同操作系统对 backlog 的实现有差异，但通常遵循以下规则：

    • Linux：实际队列长度 = min(backlog, /proc/sys/net/core/somaxconn)（默认值通常为 128）。

    • Windows：直接使用 backlog，但最大值由系统限制。

    • 推荐值：

      • 高并发服务器：128 或更高（需调整系统参数 somaxconn）。

      • 简单测试：5~10。

accept()

accept() 函数用于 从已监听的 TCP 套接字中接受一个客户端的连接请求，并返回一个新的套接字描述符

#include <sys/socket.h>//成功：返回一个新的 套接字描述符（int），专门用于与客户端通信。
//失败：返回-1
int accept(int sockfd,                     // 已调用 listen() 的监听套接字struct sockaddr *addr,          // 用于存储客户端地址信息（可选，可设为 NULL）socklen_t *addrlen              // 客户端地址结构体的长度（输入输出参数）
);

服务端

在Ubuntu中实现的：

#include <sys/socket.h>
#include <error.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>  // 包含close函数的声明
#include <pthread.h>
#include <sys/poll.h>void *client_thread(void *arg)
{int clientfd = *(int *)arg;while(1){char buffer[128] = {0};int count = recv(clientfd, buffer, 128, 0);  if(count == 0){break;}send(clientfd, buffer, count, 0); // 只发送接收到的数据长度printf("clientfd: %d, count: %d, buffer:%s\n", clientfd, count, buffer);  }close(clientfd);  //关闭return NULL;
}int main()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//绑定IPstruct sockaddr_in serveraddr;memset(&serveraddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);serveraddr.sin_port = htons(8080);// 使用 `bind` 函数将套接字绑定到指定的地址和端口上。如果绑定失败，程序将打印错误信息并退出。if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr))){perror("bind");return -1;}listen(sockfd, 10);    //使用 `listen` 函数使套接字进入监听状态，等待传入连接，队列长度设置为 10。fd_set rfds, rset;FD_ZERO(&rfds);    //将其清空FD_SET(sockfd, &rfds);int maxfd = sockfd;while(1) {rset = rfds;int nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);//timeout参数设置为NULL，就是一直等待if(FD_ISSET(sockfd, &rset)){struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t len = sizeof(clientaddr);int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);printf("accept\n");FD_SET(clientfd, &rfds);if(clientfd > maxfd)maxfd = clientfd;}for(int i = 0; i <= maxfd; i++){if(FD_ISSET(i, &rset) && i != sockfd){//读char buffer[128] = {0};int count = recv(i, buffer, 128, 0);  if(count == 0){printf("disconnect\n");FD_CLR(i, &rfds);close(i);}else{send(i, buffer, count, 0);printf("clientfd: %d, count: %d, buffer:%s\n", i, count, buffer);  }}}}getchar();  // 等待用户输入以便保持程序运行  return 0;
}

演示效果

先编译：

运行server端后，可以查看8080端口，查看其状态

netstat -tulnp | grep 8080

然后在客户端中连接服务端：

在客户端这边使用键盘输入：

客户端断开后，服务端提示：

不过服务端依旧在LISTEN：

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