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linux系统下用socket通讯编写网络聊天室（C语言） github源码地址
一、socket介绍
socket数据传输是一种特殊的I/O，也是一种文件描述符（内核利用文件描述符（file descriptor）来访问文件，文件描述符是非负整数，打开现存文件或新建文件时，内核返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读文件）。类似打开文件的函数调用 socket（）返回整型的socket描述符， 连接建立、数据传输都是通过它实现。
常用的socket类型有两种：流式socket （SOCK_STREAM）和数据报式socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式socket是一种无连接的socket，对应于无连接的UDP服务应用。在这次编写聊天室中用到的是流式的socket。
对于一个功能齐全的Socket，都要包含以下基本结构，其工作过程包含以下步骤：
- socket创建
- socket绑定（bind）
- 连接（connect）
- 接受（accept）
- 数据传输（send、recv）
- 结束传输（close）
注意，在选择端口时，必须小心。每一个端口提供一种特定的服务，只有给出正确的端口，才 能获得相应的服务。0~1023的端口号为系统所保留，例如http服务的端口号为80,telnet服务的端口号为21,ftp服务的端口号为23, 所以我们在选择端口号时，最好选择一个大于1023的数以防止发生冲突。
二、服务器与客户端介绍
- 服务器程序主要负责监听客户端发来的消息
- 客户端需要登录到服务器端才能实现正常的聊天功能。
服务器的主要功能主要如下：
- 在特定的端口上进行监听。等待客户端的连接。
- 用户可以配置服务器端的监听端口
- 向连接的客户端发送登录成功的消息
- 向已经连接到服务器的客户端的用户发送系统消息
客户端的主要功能
- 运行客户端连接到已经开启服务的服务端
- 用户可以向服务器发送消息
- 用户可以接受服务器发送的系统消息
三、socket通讯步骤
1.socket创建
1）函数原型
int socket(int domain, int type, int protocol) (范围，类型，数据交换规则（通常赋值为0）)
2）功能：
将套接字和指定端口相连，成功返回0 否则返回-1。
3）参数介绍：
socket：调用成功，返回socket文件描述符；失败返回-1
bind：将套接字和指定的端口相连，成功返回0 否则返回-1
sock_fd： 时调用socket函数返回的socket描述符
perror： 将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备（stderr） 参数所指的字符串先被打印出来 后面在加上错误原因字符串 依照errno的值来决定要输出的字符串
exit（）： 指明进程退出的返回值，操作系统根据这个值来判断是否正常退出 0是正常 其他情况是不正常
_exit（）： 立刻结束目前进程的执行，并把参数返回给父进程，并关闭未关闭的文件
exit（0）：正常退出
exit（1）： 异常退出
正常退出表示没有错误 异常退出将返回值交给编译器做其他相关对应操作
4）socket描述符介绍：
socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调用socket函数时，socket执行体将建立一个socket，实际上”建立一个socket”意味着为一个socket数据结构分配存储空间。socket执行体为你管理描述符表。
5）扩展：
type参数指定socket的类型：
SOCK_STREAM 提供有序、可靠、双向及基于连接的字节流
SOCK_DGRAM 支持数据报
SOCK_SEQPACKET 提供有序、可靠、双向及基于连接的数据报通信
SOCK_RAW 提供对原始网络协议的访问
SOCK_RDM 提供可靠的数据报层，但是不保证有序性
2.socket绑定（bind）
1）bind函数原型
int bind(int sock_fd,struct sockaddr *my_addr,int addrlen)
2）功能介绍
将套接字和指定端口相连，成功返回0 否则返回-1
3）参数介绍
my_addr 指向包含有本机IP地址及端口号信息的sockaddr类型指针
addrlen 常被设置为sizeof（struct sockaddr）
struct sockaddr结构类型是用来保存socket信息的：
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; /* 地址族，
AF_xxx */ char sa_data[14]; /* 14 字节的协议地址 */ };
sa_family一般为AF_INET，代表Internet（TCP/IP）地址族；
sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。
另外还有一种结构类型：
struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* 地址族 */
struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */ };
这个结构更方便使用。
sin_zero: 将sockaddr_in结构填充到与struct sockaddr同样的长度，
bzero()或memset()函数: 将其值置为零。
0x00 : 就是16进制 相当于10进制的0
sin_family：协议族 一般用AF_INET表示TCP/IP协议
sin_addr： 联合体 使用多种方式表示IP地址
用一下赋值自动获得本机IP地址和随机获取没有被占用的端口号
my_addr.sin_port=0; // 系统随机选择一个未被使用的端口号
my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY //填入本机IP地址
使用bind函数前需要将sin_port sin_addr 转换成网络字节优先顺序
htonl(): 把32位值从主机字节序转换成网络字节序
htons(): 把16位值从主机字节序转换成网络字节序
ntohl()：把32位值从网络字节序转换成主机字节序
ntohs()：把16位值从网络字节序转换成主机字节序
sockaddr_in 的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换，这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时，你可以在函数调用的时候将一个指向 sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针；或者相反。
3.连接（connect）：
面向连接的客户程序使用connect函数来配置socket并与服务器建立一个TCP连接
1）函数原型
int connect(int sock_fd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen)
2）功能介绍
客户端发送服务请求 成功返回0 否则返回-1
3）参数介绍
serv_addr是包含远端主机IP地址和端口号的指针
addrlen 远端地址结构的长度
4）注意
客户端不需要调用bind（） 因为只需要知道目的机器的IP地址 而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心 socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口 通知你的程序数据什么时候到端口
connect函数和远端主机直接连接。只有面向连接的客户程序使用socket时才需要将socket与远程主机相连。
无连接协议从不建立直接连接。 面向连接的服务器从不启动一个连接 只是被动在协议端口监听客户的请求
4.监听（listen）
listen函数使socket处于被动的监听模式 并为该socket建立一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中 知道程序处理它们
1）函数原型
int listen（int sock_fd int backlog）;
2）功能介绍
等待指定的端口出现客户端连接 成功返回0 失败返回-1
3）参数介绍
sock_fd: 是socket系统调用返回的socket 描述符；
bcaklog: 指定在请求队列中允许的最大请求数， 进入连接请求将再队列中等待accept（）它们，如果队列已满 将拒绝连接请求。
Backlog对队列中等待服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省值为20。如果一个服务请求到来时，输入队列已满，该socket将拒绝连接请求，客户将收到一个出错信息。
5.接受（accept）
让服务器接受客户的连接请求。 在建立好输入队列后 服务器就调用accept函数 然后睡眠等待客户的连接请求
1）函数原型
int accept（int sock_fd , void *addr, int *addrlen）;
2）功能介绍
接受客户端服务请求 返回新的套接字描述符 失败返回-1
3）参数介绍
sockaddr_in变量指针 用来存放提出连接请求服务的主机信息（某台主机从某个端口发出该请求）
当socket收到连接请求时， socket执行体将建立一个新的socket 这个新的socket和请求连接进程的地址联系起来 收到服务请求的初始socket仍可以继续在以前的socket上监听，同时在新的socket描述符上进行数据传输操作
6.数据传输
通过send() recv() 进行socket上数据传输
1）函数原型
int send(int sock_fd, const void *msg, int len, int flags);
int recv(int sock_fd,void *buf, int len , unsigned int flags);
2）功能介绍
发送数据 成功返回实际发送的数据的字节数 失败-1
接受数据，成功0 失败-1
3）参数介绍
msg是指向要发送数据的指针，
flags一般置为0
buf是存放接受数据的缓冲区，
len是缓冲的长度
recv（） 返回实际接受字节数
4）扩展
sendto()函数原型为：
int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);
该函数比send()函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen常常被赋值为sizeof (struct sockaddr)。sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。
recvfrom()函数原型为：
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);
from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof (struct sockaddr)。当recvfrom()返回时，fromlen包含实际存入from中的数据字节数。Recvfrom()函数返回接收到的字节数或当出现错误时返回-1，并置相应的errno
如果你对数据报socket调用了connect()函数时，你也可以利用send()和recv()进行数据传输，但该socket仍然是数据报socket，并且利用传输层的UDP服务。但在发送或接收数据报时，内核会自动为之加上目地和源地址信息。
7.结束传输（close）
释放socket
1）函数原型
int close(sock_fd)
2）参数介绍
sockfd是需要关闭的socket的描述符。
3）扩展
你也可以调用shutdown()函数来关闭该socket。该函数允许你只停止在某个方向上的数据传输，而一个方向上的数据传输继续进行。如你可以关闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入所有数据。
int shutdown(int sock_fd,int how);
shutdown在操作成功时返回0，在出现错误时返回-1并置相应errno
四.代码示例
server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socockfd=accket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 256
#define PORT 4568
char recv_buff[BUFFER_SIZE];
char send_buff[BUFFER_SIZE];
int main(void)
{
char write_flag=0;
char read_flag=1;
int sockfd,newsockfd;
socklen_t addr_len;
struct sockaddr_in ser_addr;
addr_len=sizeof(struct sockaddr_in);
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
{
perror("socket");
exit(1);
}
else
{
printf("creat socket success id:%d\n",sockfd);
}
bzero(&ser_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
ser_addr.sin_family=AF_INET;
ser_addr.sin_port=htons(PORT);
ser_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&ser_addr),sizeof(struct sockaddr))<0)
{
perror("bind");
exit(2);
}
else
{
printf("bind success.\n");
}
if(listen(sockfd,10)<0)
{
perror("listen");
exit(3);
}
else
{
printf("listening...\n");
}
memset(send_buff,0x00,sizeof(send_buff));
memset(recv_buff,0x00,sizeof(send_buff));
if((newsockfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)(&ser_addr),&addr_len))<0)
{
perror("accept");
exit(4);
}
else
{
printf("connect success. \n");
}
write(newsockfd,"have connect!",strlen("have connect")); //服务器刚连接的客户端同个新的文件描述符发送 "have connect!"消息
while(1)
{
if(strlen(send_buff)==0&&write_flag==1)
{
fgets(send_buff,BUFFER_SIZE,stdin);
if(write(newsockfd,send_buff,strlen(send_buff))<0)
{
perror("write");
exit(3);
}
else
{
printf("Client:\n");
printf(" %s\n",send_buff);
}
read_flag=1;
write_flag=0;
memset(recv_buff,0x00,strlen(recv_buff));
}
else if(strlen(recv_buff)==0&&read_flag==1)
{
if(read(newsockfd,recv_buff,sizeof(recv_buff))<0)
{
perror("read");
exit(4);
}
else if(strlen(recv_buff)>0)
{
printf("Server:\n");
printf(" : %s\n",recv_buff);
memset(send_buff,0x00,strlen(send_buff));
write_flag=1;
read_flag=0;
}
}
}
close(sockfd);
return 0;
} client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//下面两个头文件为本练习重要部分，用于socket创建，绑定，连接等
#include <sys/types.h> //数据类型定义
#include <sys/socket.h> //提供socket函数及数据结构
#include <netinet/in.h> //定义数据结构sockaddr_in
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 256 //接收与发送的字节数
#define PORT 4568 //宏定义，定义通信端口
//声明接收与发送函数
char recv_buff[BUFFER_SIZE];
char send_buff[BUFFER_SIZE];
int main(void)
{
char write_flag=0;
char read_flag=1;
int sockfd;//套结字
struct sockaddr_in cli_addr; //服务器的IPv4的套结字结构 //定义地址结> 构
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)//创建套结字，
{
perror("socket");
exit(1);
}
else
{
printf("connect server success.\n");
}
bzero(&cli_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
cli_addr.sin_family=AF_INET;
cli_addr.sin_port=htons(PORT);
cli_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)(&cli_addr),sizeof(struct sockaddr)) <0)
{
perror("connect");
exit(2);
}
else
{
printf("connect server success.\n");
}
memset(send_buff,0x00,sizeof(send_buff));
memset(recv_buff,0x00,sizeof(send_buff));
while(1)
{
if(strlen(send_buff)==0&&write_flag==1)
{
fgets(send_buff,BUFFER_SIZE,stdin);
if(write(sockfd,send_buff,strlen(send_buff))<0)
{
perror("write");
exit(3);
}
else
{
printf("Client:\n");
printf(" %s\n",send_buff);
}
read_flag=1;
write_flag=0;
memset(recv_buff,0x00,strlen(recv_buff));
}
else if(strlen(recv_buff)==0&&read_flag==1)
{
if(read(sockfd,recv_buff,sizeof(recv_buff))<0)
{
perror("read");
exit(4);
}
else if(strlen(recv_buff)>0)
{
printf("server:\n");
printf(" :%s\n",recv_buff);
memset(send_buff,0x00,strlen(send_buff));
write_flag=1;
read_flag=0;
}
}
}
printf("end.\n");
close(sockfd); //关闭连接
return 0;
} 五.界面展示
运行服务器
./server
运行客户端
./client
