c++ socket編程詳解

一、socket介紹

socket是用於實現網絡通信的一種機制，是應用層和傳輸層之間的接口。在c++編程中，socket通常被用於網絡編程。

socket的實現需要涉及到一下概念：IP地址、端口號、協議號、socket類型。其中IP地址和端口號用來標識網絡上的一台主機，協議號則指定該socket使用的傳輸層協議，而socket類型則決定了socket通信的方式。

二、socket類型

在c++編程中，socket類型主要有兩種，分別是面向連接的流套接字（SOCK_STREAM）和無連接的數據報套接字（SOCK_DGRAM）。

面向連接的流套接字需要在建立連接後進行通信，通信時數據是按順序傳送的且不存在數據邊界，適合於可靠傳輸場景，如HTTP協議；而無連接的數據報套接字無需建立連接便可直接發送數據，數據包是獨立的，適合於實時傳輸場景，如視頻會議。

三、socket編程步驟

進行socket編程可分為4個步驟，分別是創建socket、綁定socket、監聽socket、接收請求。

1、創建socket

在c++編程中，使用socket()函數可以創建一個socket，函數原型如下：

int socket(int domain, int type, int protocol);

其中domain參數指定socket的協議族，type參數指定socket類型，protocol參數指定socket所使用的傳輸協議。

例如，使用TCP/IP協議族創建面向連接的流套接字可以使用如下代碼：

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

2、綁定socket

綁定socket需要將socket與一個本地IP地址和端口號進行綁定，這樣socket才能夠被其他主機訪問。在c++編程中，可以使用bind()函數進行綁定，函數原型如下：

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

其中sockfd參數指定待綁定的socket文件描述符，addr參數指定本地IP地址和端口號，addrlen參數指定addr結構體的長度。

例如，將socket綁定到127.0.0.1的8000端口可以使用如下代碼：

struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port = htons(8000);
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

3、監聽socket

在socket綁定後，需要使用listen()函數開始對該socket進行監聽，等待客戶端連接。函數原型如下：

int listen(int sockfd, int backlog);

其中sockfd參數指定待監聽的socket文件描述符，backlog參數指定可以接受的連接隊列的最大長度。

例如，對socket進行監聽，並設置最大連接隊列長度為10可以使用如下代碼：

listen(sockfd, 10);

4、接收請求

當socket處於監聽狀態時，可以使用accept()函數等待客戶端連接並進行數據傳輸。函數原型如下：

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

其中sockfd參數指定待接受連接的socket文件描述符，addr參數用於存儲連接的遠程IP地址和端口號，addrlen參數指定addr結構體的長度。

例如，接受客戶端連接並進行數據傳輸可以使用如下代碼：

struct sockaddr_in client_addr;
int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &addrlen);

四、socket編程示例

下面是一個使用socket編程進行TCP通信的簡單示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define PORT 8000
#define MAXLINE 1024

using namespace std;

int main() {
    int sockfd, n;
    char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];
    struct sockaddr_in server_addr;

    // 創建socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    // 綁定socket
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr);
    connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

    // 發送消息
    while (fgets(sendline, MAXLINE, stdin) != nullptr) {
        send(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0);
        if ((n = recv(sockfd, recvline, MAXLINE, 0)) == 0) {
            cout << "server closed" << endl;
            break;
        }
        recvline[n] = 0;
        if (fputs(recvline, stdout) == EOF) {
            cout << "fputs error" << endl;
            break;
        }
    }

    // 關閉socket
    close(sockfd);
    return 0;
}