day33練習：
客戶端 與 服務器實現一個點對點聊天tcp
客戶端
clifd = socket
connect
//收 --父進程 //發 --子進程 tcp
服務器 listenfd = socket
bind
listen
connfd = accept()
//收 -- 父進程 //發 -- 子進程
client.c
#include "../head.h"int res_fd[1]; // 只需要存儲客戶端socket文件描述符int tcp_client_connect(char const *ip,char const * port)
{int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (fd < 0){perror("socket fail");return -1;}res_fd[0] = fd; // 保存文件描述符用于清理printf("fd = %d\n",fd);struct sockaddr_in seraddr;//ip 192.168.0.150//port 50000bzero(&seraddr,sizeof(seraddr)); // 使用bzero清零seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(atoi(port)); //atoiseraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);if ( connect(fd,(const struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr)) < 0){perror("connect fail");return -1;}return fd;
}// 信號處理函數
void do_handler(int signo)
{exit(0);
}// 清理函數
void cleanup(void)
{close(res_fd[0]);printf("pid = %d ---cleanup ---exit---\n",getpid());
}//./cli 192.168.0.130 50000
int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 3){printf("Usage: %s <ip> <port>\n",argv[0]); return -1; }int clifd = tcp_client_connect(argv[1],argv[2]);if (clifd < 0){printf("tcp_client_connect fail\n");return -1;}// 注冊信號處理函數signal(SIGUSR1,do_handler);pid_t pid = fork();if (pid < 0){perror("fork fail");return -1;}// 注冊退出清理函數if (atexit(cleanup) != 0){perror("atexit fail");return -1;}char buf[1024];if (pid > 0){printf("---f -- pid = %d\n",getpid());while (1){printf(">");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);write(clifd,buf,strlen(buf)+1);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){kill(pid,SIGKILL);wait(NULL);exit(0);}}}else if (pid == 0){printf("---c -- pid = %d\n",getpid());while (1){read(clifd,buf,sizeof(buf));if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){//kill(getppid(),SIGKILL);kill(getppid(),SIGUSR1); // 使用SIGUSR1信號通知父進程退出exit(0);}printf("cli buf: %s\n",buf);}}// 程序不會執行到這里，但為了完整性保留close(clifd);return 0;
}sever.c
#include "head.h"int res_fd[2];int tcp_accept(char const*ip,char const * port )
{//step1 socket int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (fd < 0){perror("socket fail");return -1;}res_fd[0] = fd;printf("fd = %d\n",fd);struct sockaddr_in seraddr;//ip 192.168.0.150//port 50000bzero(&seraddr,sizeof(seraddr));seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(atoi(port));seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);if (bind(fd,(const struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr)) < 0){perror("connect fail");return -1;}if (listen(fd,5) < 0){perror("listen fail");return -1;}int connfd = accept(fd,NULL,NULL);if (connfd < 0){perror("accept fail");return -1;}res_fd[1] = connfd;return connfd;
}void do_handler(int signo)
{exit(0);
}void cleanup(void)
{close(res_fd[0]);close(res_fd[1]);printf("pid = %d ---cleanup ---exit---\n",getpid());
}int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 3){printf("Usage: %s <ip> <port>\n",argv[0]);return -1;}int connfd = tcp_accept(argv[1],argv[2]);if (connfd < 0){printf("tcp_accept fail");return -1;}signal(SIGUSR1,do_handler);pid_t pid = fork();if (pid < 0){perror("fork fail");return -1;}//退出資源的管理 if (atexit(cleanup) != 0) // 注冊 一個 清理函數 {perror("atexit fail");return -1;}char buf[1024];if (pid > 0){printf("---f -- pid = %d\n",getpid());while (1){printf(">");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);write(connfd,buf,strlen(buf)+1);if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){kill(pid,SIGKILL);wait(NULL);exit(0);}}}else if (pid == 0){printf("---c -- pid = %d\n",getpid());while (1){read(connfd,buf,sizeof(buf));if (strncmp(buf,"quit",4) == 0){//kill(getppid(),SIGKILL);kill(getppid(),SIGUSR1);exit(0);}printf("cli buf: %s\n",buf);}}close(connfd);return 0;
}
1. 什么是粘包？
粘包（TCP 粘包問題）是指 發送方 分多次發送的數據包，在 接收方 接收到時，數據會被“粘”在一起，導致接收方無法正確區分數據包的邊界。
2. 粘包的原因
粘包問題本質上是因為 TCP 是面向流的協議，它沒有明確的消息邊界。具體原因如下：
1. TCP 是流式協議
TCP 協議把數據看作是一條字節流，不關心應用層的數據是否被完整地發送或接收，接收方只能收到一個“字節流”。
所以，發送方分多次發送的數據可能會被合并在一起發送，也可能是一次發送的數據被拆分成多個小塊接收。
2. 操作系統的緩沖機制
TCP 發送方的數據會存入發送緩沖區，直到緩沖區數據達到一定量或操作系統覺得合適時，數據才會被發送出去。
同樣，接收方的操作系統會將收到的網絡數據包緩存到接收緩沖區，等待應用程序讀取。
3. 粘包與拆包
除了粘包，另一個常見的問題是 拆包。拆包是指應用程序發送的數據包在傳輸過程中被拆成多個小包，導致接收方無法正確地拼接成原本的消息。
4. 解決粘包問題
為了避免粘包和拆包的問題，應用層需要通過某種機制來明確 數據包的邊界。常見的解決方法有以下幾種：
1. 固定長度的消息
每個發送的消息都固定長度。接收方一接收到數據，就知道消息的長度。
例如，假設我們每次發送 10 字節 的消息，接收方就可以按照 10 字節 來讀取數據，保證數據不被粘連。
缺點：如果數據量小于固定長度，可能會浪費空間；如果數據量大于固定長度，則需要分段處理。
2. 包頭加包體方式
通過在每個消息前加一個 固定長度的頭部，頭部指定消息的 長度。接收方根據頭部的長度信息來確定如何讀取數據。
例如，發送一個消息時，先發送一個 4 字節的包頭，告訴接收方后續數據的長度。
優點：通過包頭可以解決粘包問題，靈活性高。
缺點：需要處理包頭和包體的分離。
3. 特定的分隔符
采用特定的分隔符（例如
\n、##等）來標識消息的邊界。接收方根據分隔符來區分不同的數據包。
優點：實現簡單，適用于文本數據。
缺點：對于二進制數據不太適用，容易導致數據誤解析。
4. 使用高級協議
一些協議（如 HTTP、WebSocket、MQTT）已經為數據包邊界做了設計，使用這些協議時，粘包問題會被協議本身解決。
練習：
client.c
#include "../head.h"int tcp_client_connect(char const *ip,char const * port)
{int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (fd < 0){perror("socket fail");return -1;}//printf("fd = %d\n",fd);struct sockaddr_in seraddr;//ip 192.168.0.150//port 50000seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(atoi(port)); //atoiseraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);if ( connect(fd,(const struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr)) < 0){perror("connect fail");return -1;}return fd;
}//./cli 192.168.0.130 50000
int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 3){printf("Usage: %s <ip> <port>\n",argv[0]); return -1; }int clifd = tcp_client_connect(argv[1],argv[2]);if (clifd < 0){printf("tcp_client_connect fail\n");return -1;}msg_t msg;printf("Input file name:");msg.type = -1;fgets(msg.buf,sizeof(msg.buf),stdin);msg.buf[strlen(msg.buf)-1] = '\0';write(clifd,&msg,sizeof(msg));int fd_s = open(msg.buf,O_RDONLY);if (fd_s < 0){perror("open fail");return -1;}while (1){int ret = read(fd_s,msg.buf,sizeof(msg.buf));msg.type = ret;write(clifd,&msg,sizeof(msg));if (ret == 0)break;}close(fd_s);close(clifd);return 0;
}
server.c
#include "../head.h"int tcp_accept(char const*ip,char const * port )
{//step1 socket int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (fd < 0){perror("socket fail");return -1;}printf("fd = %d\n",fd);struct sockaddr_in seraddr;//ip 192.168.0.150//port 50000bzero(&seraddr,sizeof(seraddr));seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(atoi(port));seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);if (bind(fd,(const struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr)) < 0){perror("connect fail");return -1;}if (listen(fd,5) < 0){perror("listen fail");return -1;}int connfd = accept(fd,NULL,NULL);if (connfd < 0){perror("accept fail");return -1;}return connfd;
}int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 3){printf("Usage: %s <ip> <port>\n",argv[0]);return -1;}int connfd = tcp_accept(argv[1],argv[2]);if (connfd < 0){printf("tcp_accept fail");return -1;}msg_t msg;read(connfd,&msg,sizeof(msg));printf("buf = %s\n",msg.buf);int fd_d = open(msg.buf,O_WRONLY|O_TRUNC|O_CREAT,0666);if (fd_d < 0){perror("open fail");return -1;}while (1){int ret = read(connfd,&msg,sizeof(msg));if (msg.type == 0)break;write(fd_d,msg.buf,msg.type);}close(connfd);close(fd_d);return 0;
}
recv
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
參數說明
sockfd要接收數據的套接字描述符。它是通過
socket()創建，并且已經通過connect()或accept()建立連接的套接字。
buf用于接收數據的緩沖區（指針）。接收到的數據會存放在這個緩沖區中。
len緩沖區的大小，即最多接收的字節數。
flags控制選項，一般使用
0，表示沒有特殊的控制。也可以使用一些標志，例如：MSG_PEEK：查看數據但不從緩沖區移除。MSG_DONTWAIT：非阻塞模式下調用。
返回值
成功：返回實際接收到的字節數。
如果返回
0，表示對方已經關閉連接。如果返回大于
0，表示接收到的數據的字節數。
失敗：返回
-1，并設置errno。常見錯誤包括：EAGAIN/EWOULDBLOCK：非阻塞模式下，接收緩沖區沒有數據。ECONNRESET：連接被對方重置。
recv() 與 read() 的區別
在 Linux 中，recv() 和 read() 函數在套接字上基本上是等價的，都會從套接字中讀取數據。但是 recv() 提供了一些額外的功能：
recv()可以使用flags參數，控制接收操作的行為。recv()更常用于網絡編程，因為它可以在接收數據時設置額外的標志（比如非阻塞接收、查看數據等）。
send
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
參數說明
sockfd發送數據的套接字描述符，通常是通過
socket()創建并且已經連接（使用connect()或accept()）的套接字。
buf發送數據的緩沖區（指向內存的指針）。你希望通過
send()發送的數據應該存放在這個緩沖區中。
len要發送的字節數（數據的長度）。
len不能超過緩沖區buf的大小。
flags控制發送行為的標志，通常設置為
0，但也可以設置為一些特定的標志，例如：MSG_DONTWAIT：非阻塞模式，立即返回（如果不能發送數據）。MSG_NOSIGNAL：不觸發SIGPIPE信號（通常用在當對方關閉連接時）。
返回值
成功：返回實際發送的字節數（即已寫入套接字的字節數）。這個值可能小于你請求發送的字節數（即發送過程可能被中斷，部分數據發送成功）。你需要處理這種情況，確保數據完全發送。
失敗：返回
-1，并設置errno。常見的錯誤包括：EAGAIN/EWOULDBLOCK：非阻塞模式下，緩沖區沒有空間或者網絡忙。ECONNRESET：連接被對方重置。
send() 與 write() 的區別
在 Linux 中，send() 和 write() 在行為上是非常相似的。兩者都可以用于套接字，發送數據時的行為幾乎一致。區別在于：
send()函數支持flags參數，可以控制發送行為（例如是否阻塞、是否觸發SIGPIPE等）。write()通常用于文件描述符，不具有像send()那樣的靈活控制。
所以，send() 更常用于網絡編程，因為它具有更高的控制靈活性。
udb編程
UDP（User Datagram Protocol，用戶數據報協議） 是一個 無連接 的傳輸層協議，它是 TCP 的一個對立面。與 TCP 不同，UDP 不保證數據的可靠性和順序，它簡單、快速、適用于對速度要求高且能容忍一定丟包的場景。
特點：
無連接：UDP 不需要建立連接，發送數據時不進行握手，發送方直接將數據發送給接收方。
不保證順序：接收方可能會收到亂序的包，也可能丟失一些包。
輕量級：UDP 頭部開銷小，適用于對實時性要求較高的應用（例如視頻、語音等流媒體）。
無重傳機制：如果數據丟失，UDP 不會重傳丟失的部分，應用層需要自行處理丟包。
面向數據報：每次發送的數據都是一個獨立的包，且有明確的邊界。
sendto
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
參數說明
sockfd類型：
int描述：由
socket()函數創建的套接字描述符。用途：該套接字用于指定數據發送的目標套接字。對于 UDP，通常是使用
SOCK_DGRAM類型的套接字。
buf類型：
const void *描述：一個指向數據緩沖區的指針，這個緩沖區包含了要發送的數據。
用途：將要發送的消息數據存放在
buf中，可以是任何類型的數據（通常是字符串或二進制數據）。
len類型：
size_t描述：緩沖區中要發送的數據的字節數。
用途：指定從
buf中發送的字節數。例如，如果buf是一個字符串，len就是字符串的長度。
flags類型：
int描述：控制發送操作的標志位。
用途：通常設為
0，但可以使用特定的標志：MSG_DONTWAIT：非阻塞模式。如果套接字的緩沖區沒有足夠的空間，sendto()會立即返回，而不是阻塞。MSG_NOSIGNAL：防止發送數據時觸發SIGPIPE信號（通常在連接被關閉時）。
dest_addr類型：
const struct sockaddr *描述：指向目標地址的指針。
用途：指定接收數據的目標地址，通常是一個
struct sockaddr_in（IPv4 地址）或者struct sockaddr_in6（IPv6 地址）結構體。
addrlen類型：
socklen_t描述：目標地址結構體的長度。
用途：指定
dest_addr的長度，通常使用sizeof(struct sockaddr_in)或sizeof(struct sockaddr_in6)來獲取。
返回值
成功：返回實際發送的字節數（即
len字節）。失敗：返回
-1，并設置errno。常見的錯誤包括：EAGAIN/EWOULDBLOCK：非阻塞模式下，緩沖區沒有足夠的空間。ENOTCONN：套接字未連接（對于某些協議需要連接）。
recvfrom
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
參數說明
sockfd類型：
int描述：由
socket()創建的 UDP 套接字描述符。用途：用于指定接收數據的套接字。
buf類型：
void *描述：接收數據的緩沖區。
用途：存放從 UDP 套接字接收到的數據。這個緩沖區的大小應足夠存放可能接收到的最大數據。
len類型：
size_t描述：緩沖區的大小，即最多接收的字節數。
用途：告知
recvfrom()函數最多接收多少字節數據。
flags類型：
int描述：接收的控制選項，通常設置為
0，但可以使用一些標志，例如：MSG_PEEK：查看數據但不從接收緩沖區移除數據。MSG_DONTWAIT：非阻塞模式，立即返回（如果沒有數據可接收）。
src_addr類型：
struct sockaddr *描述：指向發送方地址的結構體指針。
用途：接收數據時，會將發送方的地址信息（如 IP 地址和端口）存放在這里。
通常使用
struct sockaddr_in（IPv4）或struct sockaddr_in6（IPv6）來表示。
addrlen類型：
socklen_t *描述：發送方地址結構體的長度，接收時會更新為實際的地址長度。
用途：傳遞給
recvfrom()時，表示地址結構的大小，返回時更新為實際接收的數據源地址的長度。
返回值
成功：返回接收到的字節數。如果接收到的數據是完整的消息，
recvfrom()將返回實際接收到的數據字節數。失敗：返回
-1，并設置errno。常見錯誤包括：EAGAIN/EWOULDBLOCK：非阻塞模式下，沒有數據可以接收。ECONNRESET：連接被重置。
)
)
