【UNIX网络编程（三）】TCP客户/server程序演示样例

上一节给出了TCP网络编程的函数。这一节使用那些基本函数编写一个完毕的TCP客户/server程序演示样例。

该样例运行的过程例如以下：

1、客户从标准输入读入一行文本，并写给server。

2、server从网络输入读入这行文本，并回射给客户。

3、客户从网络输入读入这行回射文本，并显示在标准输出上。

用图描写叙述例如以下：

编写TCP回射server程序例如以下：

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define SERV_PORT	9877
#define MAXLINE		2048

void
str_echo(int sockfd)
{
	ssize_t	n;
	char	buf[MAXLINE];

again:
	while((n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) > 0)
		write(sockfd, buf, n);

	if(n < 0 && errno == EINTR)
		goto again;
	else if(n < 0)
		printf("str_echo : read error");
}

int
main(int argc, char **argv)
{
	int	listenfd, connfd;
	pid_t	childpid;
	socklen_t	clilen;
	struct	sockaddr_in	cliaddr, servaddr;

	listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
	if(listenfd == -1){
		printf("socket fail.\n");
		return -1;
	}

	bzero(&servaddr, sizeof(struct sockaddr_in));
	servaddr.sin_family 	 = AF_INET;
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	servaddr.sin_port 		 = htons(SERV_PORT);

	if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr))){
		printf("bind fail.\n");
		return -1;
	}
	if(listen(listenfd, 5)){
		printf("listen fail.\n");
		return -1;
	}

	printf("listen stat.\n");

	for(;;){
		clilen = sizeof(cliaddr);
		connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);
		if(connfd == -1){
			printf("accept fail.\n");
			return -1;
		}
		printf("accept stat.\n");
		if((childpid = fork()) == 0){
			close(listenfd);
			printf("servers.\n");
			str_echo(connfd);
			exit(0);
		}
		close(connfd);
	}

	return 0;
}

TCP回射客户程序例如以下：

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

#define MAXLINE 2048
#define SERV_PORT 9877

void str_cli(FILE *, int);

int
main(int argc, char **argv)
{
	int 	sockfd;
	struct  sockaddr_in cliaddr;

	if(argc != 2){
		printf("usage:tcpcli <IPaddress>");
		return -1;
	}

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
	if(sockfd == -1){
		printf("socket fail.\n");
		return -1;
	}

	bzero(&cliaddr, sizeof(cliaddr));
	cliaddr.sin_family = AF_INET;
	cliaddr.sin_port   = htons(SERV_PORT);
	if(!(inet_pton(AF_INET, argv[1], &cliaddr.sin_addr))){
		printf("inet pton fail.\n");
		return -1;
	}

	if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr))){
		printf("connect fail.\n");
		return -1;
	}

	str_cli(stdin, sockfd);

	exit(0);

}

void
str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
	char 	sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];

	while(fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL){
		write(sockfd, sendline, strlen(sendline));

		if(read(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0)
			printf("str_cli:server terminated prematurely");

		fputs(recvline, stdout);
	}
}

编译两个程序：

gcc tcpserv.c -o tcpserv

gcc tcpcli.c -o tcpcli

測试，正常启动server./tcpserv &，之后启动client./tcpcli 127.0.0.1，之后就能够在终端输入一行文本，接着就会显示出该文本。

分析整个建立过程：

1、首先在后台启动server，server启动后，它调用socket、bind、listen和accept。并堵塞于accept调用。在启动客户程序之前。用netstat程序检查server监听套接字的状态。

netstat -a | grep 9877。显演示样例如以下内容：

tcp        0      0 *:9877                  *:*                     LISTEN

该行表明。有一个套接字处于LISTEN状态，它有通配的本地IP地址。本地端口为9877。

2、接着在同一主机上启动客户。并指定server主机的IP地址为127.0.0.1（环回地址）。./tcpcli 127.0.0.1

客户调用socket和connect，connect引起TCP的三路握手过程。

当三路握手完毕之后。客户中的connect和server中的accept均返回，连接于是建立。

3、客户调用str_cli函数，该函数堵塞与fgets调用。

4、当server中的accept返回时，server调用fork。再又子进程调用str_echo。该函数调用read。而read在等待客户送入一行文本期间堵塞。

5、还有一方面。server父进程再次调用accept并堵塞，等待下一个客户连接。

至此。有3个都在睡眠的进程：客户进程、server父进程和server子进程。

分析终止过程：

连接建立后，在客户的标准输入中键入什么。都会回射到它的标准输出中，在客户正常终止时。客户和server的过程例如以下：

1、当我们键入EOF字符时，fgets返回一个空指针，于是str_cli函数返回。

2、当str_cli返回到客户的main函数时，main通过调用exit终止。

3、进程终止处理的部分工作是关闭全部打开的描写叙述符，因此客户打开的套接字由内核关闭。这导致客户TCP发送一个FIN给server，serverTCP则以ACK响应，这就是TCP链接终止序列的前半部分。

至此。server套接字处于CLOSE_WAIT状态，客户套接字则处于FIN_WAIT_2状态。

4、当serverTCP接收FIN时，server子进程堵塞于read调用，于是read返回0。这导致str_echo函数返回server子进程的main函数。

5、server子进程通过调用exit来终止。

6、server子进程中打开的全部描写叙述符随之关闭。

7、进程终止处理的还有一部分是：在server子进程终止时，给父进程发送一个SIGCHLD信号。

思考：

1、子进程给父进程发送了一个SIGCHLD信号，但父进程没有捕获它，而是採用了默认行为。这样会导致子进程进入僵死状态。

2、上面的都是正常启动正常终止的情况，若server进程在客户之前终止。则客户会发生什么？若server主机崩溃又会如何？等等