c++ socket编程详解

一、socket介绍

socket是用于实现网络通信的一种机制，是应用层和传输层之间的接口。在c++编程中，socket通常被用于网络编程。

socket的实现需要涉及到一下概念：IP地址、端口号、协议号、socket类型。其中IP地址和端口号用来标识网络上的一台主机，协议号则指定该socket使用的传输层协议，而socket类型则决定了socket通信的方式。

二、socket类型

在c++编程中，socket类型主要有两种，分别是面向连接的流套接字（SOCK_STREAM）和无连接的数据报套接字（SOCK_DGRAM）。

面向连接的流套接字需要在建立连接后进行通信，通信时数据是按顺序传送的且不存在数据边界，适合于可靠传输场景，如HTTP协议；而无连接的数据报套接字无需建立连接便可直接发送数据，数据包是独立的，适合于实时传输场景，如视频会议。

三、socket编程步骤

进行socket编程可分为4个步骤，分别是创建socket、绑定socket、监听socket、接收请求。

1、创建socket

在c++编程中，使用socket()函数可以创建一个socket，函数原型如下：

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

其中domain参数指定socket的协议族，type参数指定socket类型，protocol参数指定socket所使用的传输协议。

例如，使用TCP/IP协议族创建面向连接的流套接字可以使用如下代码：

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

2、绑定socket

绑定socket需要将socket与一个本地IP地址和端口号进行绑定，这样socket才能够被其他主机访问。在c++编程中，可以使用bind()函数进行绑定，函数原型如下：

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

其中sockfd参数指定待绑定的socket文件描述符，addr参数指定本地IP地址和端口号，addrlen参数指定addr结构体的长度。

例如，将socket绑定到127.0.0.1的8000端口可以使用如下代码：

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、监听socket

在socket绑定后，需要使用listen()函数开始对该socket进行监听，等待客户端连接。函数原型如下：

int listen(int sockfd, int backlog);

其中sockfd参数指定待监听的socket文件描述符，backlog参数指定可以接受的连接队列的最大长度。

例如，对socket进行监听，并设置最大连接队列长度为10可以使用如下代码：

listen(sockfd, 10);

4、接收请求

当socket处于监听状态时，可以使用accept()函数等待客户端连接并进行数据传输。函数原型如下：

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

其中sockfd参数指定待接受连接的socket文件描述符，addr参数用于存储连接的远程IP地址和端口号，addrlen参数指定addr结构体的长度。

例如，接受客户端连接并进行数据传输可以使用如下代码：

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

四、socket编程示例

下面是一个使用socket编程进行TCP通信的简单示例：

#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;

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

    // 绑定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));

    // 发送消息
    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;
        }
    }

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