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C++网络编程之Socket

article 2025/3/5 6:57:07

1.介绍

在C++网络编程中，Socket是实现网络通信的核心工具，C++本身并没有直接提供socket接口，而是通过操作系统提供的Berkeley Socket API 来实现网络通信。下面将详细介绍一下如何用C++进行socket编程。

2.socket的基本概念

socket是网络通信的端点，包含IP地址和端口号，用于标识通信的双方。通过socket，应用程序可以发送和接收数据。

socket的类型主要有三种：

1.流式socket(sock_stream)：基于TCP，提供可靠的、面向连接的通信，确保数据顺序和完整性。

2.数据报socket(sock_dgram):基于UDP，提供无连接的通信，速度快但不保证可靠性。

3.原始socket(sock_raw)：允许直接访问底层协议（IP、ICMP），通常用于开发自定义协议。

3.socket的基本工作流程

（1）服务器端

1.创建socket：使用socket()函数创建一个socket。

2.绑定地址：使用bind()将socket绑定到指定的IP地址和端口。

3.监听连接：使用listen()开始监听客户端连接。

4.结构连接：使用accept()接收客户端的连接请求。

5.数据交换：使用recv()和send()进行数据收发。

6.关闭socket：使用close()关闭连接。

（2）客户端

1.创建socket：使用socket()函数创建一个socket。

2.连接服务器：使用connect()连接到服务器。

3.数据交换：使用recv()和send()进行数据收发。

4.关闭socket：使用close()关闭连接。

4.C++socket编程示例

（1）服务器端代码

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    // 创建 Socket
    int server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_socket == -1) {
        std::cerr << "无法创建 Socket\n";
        return 1;
    }

    // 绑定地址
    sockaddr_in server_addr{};
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有网络接口
    server_addr.sin_port = htons(12345);      // 监听端口 12345

    if (bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) {
        std::cerr << "绑定失败\n";
        close(server_socket);
        return 1;
    }

    // 监听连接
    if (listen(server_socket, 5) == -1) {
        std::cerr << "监听失败\n";
        close(server_socket);
        return 1;
    }

    std::cout << "服务器正在监听端口 12345...\n";

    // 接受连接
    sockaddr_in client_addr{};
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    int client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
    if (client_socket == -1) {
        std::cerr << "接受连接失败\n";
        close(server_socket);
        return 1;
    }

    std::cout << "客户端已连接\n";

    // 接收数据
    char buffer[1024];
    int bytes_received = recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (bytes_received == -1) {
        std::cerr << "接收数据失败\n";
    } else {
        buffer[bytes_received] = '\0';
        std::cout << "收到数据: " << buffer << std::endl;
    }

    // 发送数据
    const char* response = "你好，客户端！";
    send(client_socket, response, strlen(response), 0);

    // 关闭 Socket
    close(client_socket);
    close(server_socket);

    return 0;
}

（2）客户端代码

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    // 创建 Socket
    int client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (client_socket == -1) {
        std::cerr << "无法创建 Socket\n";
        return 1;
    }

    // 连接服务器
    sockaddr_in server_addr{};
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(12345); // 服务器端口
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr); // 服务器 IP 地址

    if (connect(client_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) {
        std::cerr << "连接服务器失败\n";
        close(client_socket);
        return 1;
    }

    std::cout << "已连接到服务器\n";

    // 发送数据
    const char* message = "你好，服务器！";
    send(client_socket, message, strlen(message), 0);

    // 接收数据
    char buffer[1024];
    int bytes_received = recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (bytes_received == -1) {
        std::cerr << "接收数据失败\n";
    } else {
        buffer[bytes_received] = '\0';
        std::cout << "收到数据: " << buffer << std::endl;
    }

    // 关闭 Socket
    close(client_socket);

    return 0;
}