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轻松学会Sock编程：从基础配置到实战案例，一网打尽网络编程技巧

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引言：什么是Sock编程？

Sock编程，即套接字编程，是网络编程的基础。它允许程序员在网络上建立连接、发送和接收数据。无论是开发网页、游戏，还是企业级应用，Sock编程都是不可或缺的技能。本文将带你从基础配置开始，一步步深入学习Sock编程，并通过实战案例让你熟练掌握网络编程技巧。

一、Sock编程基础

1.1 套接字的概念

套接字（Socket）是网络通信的基本单元，它提供了应用程序之间的接口。每个套接字都由四元组（IP地址、端口号、协议类型、套接字类型）唯一标识。

1.2 套接字类型

  • 流式套接字（Stream Sockets）：提供双向、有序、无结构的字节流，如TCP协议。
  • 数据报套接字（Datagram Sockets）：提供无连接、不可靠、数据报文的服务，如UDP协议。

1.3 套接字协议

  • TCP/IP：传输控制协议/互联网协议，保证数据可靠传输。
  • UDP/IP：用户数据报协议/互联网协议，提供不可靠、无连接的服务。

二、Sock编程基础配置

2.1 创建套接字

#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

2.2 绑定地址

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

2.3 监听连接

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);

2.4 接受连接

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

2.5 发送数据

#include <sys/socket.h>
int send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

2.6 接收数据

#include <sys/socket.h>
int recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

2.7 关闭套接字

#include <unistd.h>
int close(int fd);

三、实战案例

3.1 客户端-服务器模型

以下是一个简单的客户端-服务器模型示例：

服务器端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};
    char *hello = "Hello from server";

    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(8080);

    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address))<0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen))<0) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    read(new_socket, buffer, 1024);
    printf("Client message: %s\n", buffer);
    send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);
    close(new_socket);
    close(server_fd);
    return 0;
}

客户端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buffer[1024] = {0};
    char *hello = "Hello from client";

    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("\n Socket creation error \n");
        return -1;
    }

    memset(&serv_addr, '0', sizeof(serv_addr));

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(8080);

    // Convert IPv4 and IPv6 addresses from text to binary form
    if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr)<=0) {
        printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");
        return -1;
    }

    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        printf("\nConnection Failed \n");
        return -1;
    }

    send(sock, hello, strlen(hello), 0);
    read(sock, buffer, 1024);
    printf("Server messsage: %s\n", buffer);

    return 0;
}

3.2 多线程服务器

以下是一个多线程服务器示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

void *client_handler(void *socket_desc) {
    // ... (省略代码)
}

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    pthread_t thread_id;

    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(8080);

    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address))<0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen))) {
        if (pthread_create(&thread_id, NULL, client_handler, (void*)&new_socket) != 0) {
            perror("could not create thread");
        }
        pthread_detach(thread_id);
    }

    if (new_socket < 0) {
        perror("accept failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

四、总结

通过本文的学习，你应该已经掌握了Sock编程的基础知识和实战技巧。在实际应用中，Sock编程还有很多高级特性等待你去探索。希望本文能帮助你更好地理解和应用Sock编程，让你的网络编程之路更加顺畅。

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