TCP編程詳解

一、TCP編程思政

TCP（Transmission Control Protocol）是一種面向連接的協議，通常用於可靠的數據傳輸。在互聯網中，TCP是應用最廣泛的傳輸層協議之一，TCP編程也是網絡編程中必須學習的一部分。

而作為一名優秀的編程工程師，需要具備良好的思政能力。TCP編程並不僅僅是一種技術，而更是一種傳遞信息和交流的方式，需要我們牢記網絡安全、規範和道德等多方面的要求，保障網絡交流的有效、安全和順暢。

二、TCP/IP網絡編程

TCP/IP是Internet協議族中最基本、最常用的協議之一。TCP/IP網絡編程也就成為了網絡編程的基礎。TCP/IP網絡編程的實現過程基於Socket和網絡套接字，可以實現進程間通信及跨網絡的通信。通過TCP/IP網絡編程可以實現同一台計算機上的進程之間的通信，也可以實現不同計算機之間的通信。

三、TCP編程實際步驟

進行TCP編程的實際步驟如下：
1、創建一個 Socket 實例
2、綁定 IP 和端口
3、監聽連接
4、接受連接
5、發送數據
6、接收數據
7、關閉 Socket

四、TCP編程語言排名

TCP編程可用於多種編程語言，但不同編程語言的實現方式略有區別。如下表列出了一些常用編程語言的TCP編程使用率，僅供參考：

C語言：71%
Java：10%
Python：4%
C#：3%
PHP：2%
…

五、TCP編程C語言

C語言是TCP編程使用最為廣泛的語言之一，許多網絡協議的實現都採用C語言。以下為C語言實現TCP客戶端的基本步驟，供參考：
（1）創建套接字：

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

（2）服務器的地址和端口，客戶端通過它進行連接：

struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons(8000);
serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

（3）連接服務器：

connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr));

（4）發送數據：

send(sockfd,data,sizeof(data),0);

（5）接收數據：

recv(sockfd,buffer,sizeof(buffer),0);

（6）關閉套接字：

close(sockfd);

六、TCP編程在服務器的流程

TCP編程服務器端主要包括以下步驟：
（1）創建服務器Socket，指定協議和端口號

int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons(8000);
serv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
bind(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,
sizeof(serv_addr));

（2）監聽客戶端請求

listen(sockfd,128);

（3）建立客戶端連接

struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_length=sizeof(client_addr);
int clientfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,
&client_addr_length);

（4）接收客戶端消息

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

（5）向客戶端發送消息

send(clientfd,msg,strlen(msg),0);

（6）關閉客戶端Socket，斷開連接

close(clientfd);

七、TCP編程流程

TCP編程需要按照以下基本流程進行：
（1）創建Socket：使用socket()函數創建Socket，獲取Socket描述符。
（2）綁定Socket：使用bind()函數設計Socket的IP地址和端口號。
（3）監聽Socket：使用listen()函數監聽Socket端口，等待客戶端連接請求。
（4）接受連接：使用accept()函數接受客戶端連接請求，獲取到新的Socket到套接字描述符。
（5）接收數據：使用recv()函數接收客戶端請求的數據或信息。
（6）發送數據：使用send()函數將服務端感興趣的信息發送給客戶端。
（7）關閉Socket：使用close()函數關閉Socket連接，釋放Socket資源。

八、TCP編程Socket阻塞函數

Socket在進行TCP編程時，阻塞是非常常見的現象。以下為兩種常見的阻塞函數解決方法：
（1）阻塞函數一：accept()
accept()函數會一直等待客戶端連接，在沒有連接到來的情況下會一直阻塞。解決方法是設定接收客戶端連接請求的超時時間。例如：

struct timeval timeout;
timeout.tv_sec=5;
timeout.tv_usec=0;
setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&timeout,
sizeof(timeout));

（2）阻塞函數二：send()和recv()
send()和recv()函數在數據未準備好時也會發生阻塞，甚至會一直阻塞。解決方法是使用非阻塞I/O，即在socket調用時加入O_NONBLOCK屬性（使用位運算）。例如：

fcntl(sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK);

九、TCP編程聊天室

TCP編程可以實現多人在線聊天室，以下是一個簡單的聊天室實現：
①服務端：
（1）創建Socket，綁定IP地址和端口號，監聽連接請求；
（2）接收客戶端連接並加入socket列表，同時開闢線程阻塞接收socket數據；
（3）將客戶端發送的消息分析並廣播給所有在線客戶端；
（4）當客戶端離線時，從socket列表中刪除該客戶端。
②客戶端：
（1）建立TCP連接；
（2）開闢線程阻塞接收服務端socket數據；
（3）向服務端發送消息；
（4）退出聊天室並關閉socket連接連接；
具體實現過程詳見附錄代碼。