3. 伺服器和客戶機的信息函數
這一章我們來學習轉換和網路方面的信息函數.
3.1 位元組轉換函數
在網路上面有著許多類型的機器,這些機器在表示數據的位元組順序是不同的, 比如i386晶元是低位元組在內存地址的低端,高位元組在高端,而alpha晶元卻相反. 為了統一起來,在Linux下面,有專門的位元組轉換函數.
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)
unsigned short int htons(unisgned short int hostshort)
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort)
在這四個轉換函數中,h 代表host, n 代表 network.s 代表short l 代表long 第一個函數的意義是將本機器上的long數據轉化為網路上的long. 其他幾個函數的意義也差不多.
3.2 IP和域名的轉換
在網路上標誌一台機器可以用IP或者是用域名.那麼我們怎麼去進行轉換呢?
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr,int len,int type)
在中有struct hostent的定義
struct hostent{
char *h_name; /* 主機的正式名稱 */
char *h_aliases; /* 主機的別名 */
int h_addrtype; /* 主機的地址類型 AF_INET*/
int h_length; /* 主機的地址長度 對於IP4 是4位元組32位*/
char **h_addr_list; /* 主機的IP地址列表 */
}
#define h_addr h_addr_list[0] /* 主機的第一個IP地址*/
gethostbyname可以將機器名(如 linux.yessun.com)轉換為一個結構指針.在這個結構裡面儲存了域名的信息
gethostbyaddr可以將一個32位的IP地址(C0A80001)轉換為結構指針.
這兩個函數失敗時返回NULL 且設置h_errno錯誤變數,調用h_strerror()可以得到詳細的出錯信息
3.3 字元串的IP和32位的IP轉換.
在網路上面我們用的IP都是數字加點(192.168.0.1)構成的, 而在struct in_addr結構中用的是32位的IP, 我們上面那個32位IP(C0A80001)是的192.168.0.1 為了轉換我們可以使用下面兩個函數
int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)
char *inet_ntoa(struct in_addr in)
函數裡面 a 代表 ascii n 代表network.第一個函數表示將a.b.c.d的IP轉換為32位的IP,存儲在 inp指針裡面.第二個是將32位IP轉換為a.b.c.d的格式.
3.4 服務信息函數
在網路程序裡面我們有時候需要知道埠.IP和服務信息.這個時候我們可以使用以下幾個函數
int getsockname(int sockfd,struct sockaddr *localaddr,int *addrlen)
int getpeername(int sockfd,struct sockaddr *peeraddr, int *addrlen)
struct servent *getservbyname(const char *servname,const char *protoname)
struct servent *getservbyport(int port,const char *protoname)
struct servent
{
char *s_name; /* 正式服務名 */
char **s_aliases; /* 別名列表 */
int s_port; /* 埠號 */
char *s_proto; /* 使用的協議 */
}
一般我們很少用這幾個函數.對應客戶端,當我們要得到連接的埠號時在connect調用成功后使用可得到 系統分配的埠號.對於服務端,我們用INADDR_ANY填充后,為了得到連接的IP我們可以在accept調用成功后 使用而得到IP地址.
在網路上有許多的默認埠和服務,比如埠21對ftp80對應WWW.為了得到指定的埠號的服務 我們可以調用第四個函數,相反為了得到埠號可以調用第三個函數.
3.5 一個例子
#include
#include
#include
#include
#include
int main(int argc ,char **argv)
{
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *host;
char **alias;
if(argc<2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname|ip..\n\a",argv[0]);
exit(1);
}
argv++;
for(;*argv!=NULL;argv++)
{
/* 這裡我們假設是IP*/
if(inet_aton(*argv,&addr.sin_addr)!=0)
{
host=gethostbyaddr((char *)&addr.sin_addr,4,AF_INET);
printf("Address information of Ip %s\n",*argv);
}
else
{
/* 失敗,難道是域名?*/
host=gethostbyname(*argv); printf("Address information
of host %s\n",*argv);
}
if(host==NULL)
{
/* 都不是 ,算了不找了*/
fprintf(stderr,"No address information of %s\n",*argv);
continue;
}
printf("Official host name %s\n",host->h_name);
printf("Name aliases:");
for(alias=host->h_aliases;*alias!=NULL;alias++)
printf("%s ,",*alias);
printf("\nIp address:");
for(alias=host->h_addr_list;*alias!=NULL;alias++)
printf("%s ,",inet_ntoa(*(struct in_addr *)(*alias)));
}
}
在這個例子裡面,為了判斷用戶輸入的是IP還是域名我們調用了兩個函數,第一次我們假設輸入的是IP所以調用inet_aton, 失敗的時候,再調用gethostbyname而得到信息.
4. 完整的讀寫函數
一旦我們建立了連接,我們的下一步就是進行通信了.在Linux下面把我們前面建立的通道 看成是文件描述符,這樣伺服器端和客戶端進行通信時候,只要往文件描述符裡面讀寫東西了. 就象我們往文件讀寫一樣.
4.1 寫函數write
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes)
write函數將buf中的nbytes位元組內容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的位元組數.失敗時返回-1. 並設置errno變數. 在網路程序中,當我們向套接字文件描述符寫時有倆種可能.
1)write的返回值大於0,表示寫了部分或者是全部的數據.
2)返回的值小於0,此時出現了錯誤.我們要根據錯誤類型來處理.
如果錯誤為EINTR表示在寫的時候出現了中斷錯誤.
如果為EPIPE表示網路連接出現了問題(對方已經關閉了連接).
為了處理以上的情況,我們自己編寫一個寫函數來處理這幾種情況.
int my_write(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int written_bytes;
char *ptr;
ptr=buffer;
bytes_left=length;
while(bytes_left>0)
{
/* 開始寫*/
written_bytes=write(fd,ptr,bytes_left);
if(written_bytes<=0) /* 出錯了*/
{
if(errno==EINTR) /* 中斷錯誤 我們繼續寫*/
written_bytes=0;
else /* 其他錯誤 沒有辦法,只好撤退了*/
return(-1);
}
bytes_left-=written_bytes;
ptr+=written_bytes; /* 從剩下的地方繼續寫 */
}
return(0);
}
4.2 讀函數read
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte) read函數是負責從fd中讀取內容.當讀成功時,read返回實際所讀的位元組數,如果返回的值是0 表示已經讀到文件的結束了,小於0表示出現了錯誤.如果錯誤為EINTR說明讀是由中斷引起的, 如果是ECONNREST表示網路連接出了問題. 和上面一樣,我們也寫一個自己的讀函數.
int my_read(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int bytes_read;
char *ptr;
bytes_left=length;
while(bytes_left>0)
{
bytes_read=read(fd,ptr,bytes_read);
if(bytes_read<0)
{
if(errno==EINTR)
bytes_read=0;
else
return(-1);
}
else if(bytes_read==0)
break;
bytes_left-=bytes_read;
ptr+=bytes_read;
}
return(length-bytes_left);
}
4.3 數據的傳遞
有了上面的兩個函數,我們就可以向客戶端或者是服務端傳遞數據了.比如我們要傳遞一個結構.可以使用如下方式
/* 客戶端向服務端寫 */
struct my_struct my_struct_client;
write(fd,(void *)&my_struct_client,sizeof(struct my_struct);
/* 服務端的讀*/
char buffer[sizeof(struct my_struct)];
struct *my_struct_server;
read(fd,(void *)buffer,sizeof(struct my_struct));
my_struct_server=(struct my_struct *)buffer;
在網路上傳遞數據時我們一般都是把數據轉化為char類型的數據傳遞.接收的時候也是一樣的 注意的是我們沒有必要在網路上傳遞指針(因為傳遞指針是沒有任何意義的,我們必須傳遞指針所指向的內容)
5. 用戶數據報發送
我們前面已經學習網路程序的一個很大的部分,由這個部分的知識,我們實際上可以寫出大部分的基於TCP協議的網路程序了.現在在Linux下的大部分程序都是用我們上面所學的知識來寫的.我們可以去找一些源程序來參考一下.這一章,我們簡單的學習一下基於UDP協議的網路程序.
5.1 兩個常用的函數
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr * from int *fromlen)
int sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *to int tolen)
sockfd,buf,len的意義和read,write一樣,分別表示套接字描述符,發送或接收的緩衝區及大小.recvfrom負責從sockfd接收數據,如果from不是NULL,那麼在from裡面存儲了信息來源的情況,如果對信息的來源不感興趣,可以將from和fromlen設置為NULL.sendto負責向to發送信息.此時在to裡面存儲了收信息方的詳細資料.
5.2 一個實例
/* 服務端程序 server.c */
#include
#include
#include
#include
#include
#define SERVER_PORT 8888
#define MAX_MSG_SIZE 1024
void udps_respon(int sockfd)
{
struct sockaddr_in addr;
int addrlen,n;
char msg[MAX_MSG_SIZE];
while(1)
{ /* 從網路上度,寫到網路上面去 */
n=recvfrom(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0,
(struct sockaddr*)&addr,&addrlen);
msg[n]=0;
/* 顯示服務端已經收到了信息 */
fprintf(stdout,"I have received %s",msg);
sendto(sockfd,msg,n,0,(struct sockaddr*)&addr,addrlen);
}
}
int main(void)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in addr;
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&ddr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)
{
fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
udps_respon(sockfd);
close(sockfd);
}
/* 客戶端程序 */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_BUF_SIZE 1024
void udpc_requ(int sockfd,const struct sockaddr_in *addr,int len)
{
char buffer[MAX_BUF_SIZE];
int n;
while(1)
{ /* 從鍵盤讀入,寫到服務端 */
fgets(buffer,MAX_BUF_SIZE,stdin);
sendto(sockfd,buffer,strlen(buffer),0,addr,len);
bzero(buffer,MAX_BUF_SIZE);
/* 從網路上讀,寫到屏幕上 */
n=recvfrom(sockfd,buffer,MAX_BUF_SIZE,0,NULL,NULL);
buffer[n]=0;
fputs(buffer,stdout);
}
}
int main(int argc,char **argv)
{
int sockfd,port;
struct sockaddr_in addr;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip server_port\n",argv[0]);
exit(1);
}
if((port=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip server_port\n",argv[0]);
exit(1);
}
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 填充服務端的資料 */
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(port);
if(inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr)<0)
{
fprintf(stderr,"Ip error:%s\n",strerror(errno));
exit(1);
}
udpc_requ(sockfd,&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
close(sockfd);
}
########### 編譯文件 Makefile ##########
all:server client
server:server.c
gcc -o server server.c
client:client.c
gcc -o client client.c
clean:
rm -f server
rm -f client
rm -f core
上面的實例如果大家編譯運行的話,會發現一個小問題的. 在我機器上面,我先運行服務端,然後運行客戶端.在客戶端輸入信息,發送到服務端, 在服務端顯示已經收到信息,但是客戶端沒有反映.再運行一個客戶端,向服務端發出信息 卻可以得到反應.我想可能是第一個客戶端已經阻塞了.如果誰知道怎麼解決的話,請告訴我,謝謝. 由於UDP協議是不保證可靠接收數據的要求,所以我們在發送信息的時候,系統並不能夠保證我們發出的信息都正確無誤的到達目的地.一般的來說我們在編寫網路程序的時候都是選用TCP協議的.
