基于C语言的Linux下的TCP服务器开发小白教程

       日常开发中，我们经常会遇到用Linux主机充当TCP服务器的情况，只要是带网口或者带WIFI的Linux系统，都可以充当TCP/UDP的服务器或者客户端。Liunx环境下进行TCP通信要比PC更为简单，因为在Linux的系统API中，就自带了TCP/UDP Socket通信的函数，而如果Windows要进行TCP/UDP通信，还要安装相应的软件库来启动，加载相关的开发环境（如QT、MFC等）。我这篇文章的针对人群是Linux和C语言基础非常浅显的小白，语言风格尽量通俗易懂，力求小白都可以看懂、理解。

    TCP通信的上下级层次结构就不多赘述了，TCP属于OSI参考模型中的传输层，向上一级的应用层协议有HTTP、FTP等，这些协议都必须以以TCP Socket通信为基础的。TCP往下的网络层的协议是IP协议，TCP通信必须建立在IP层，IP层又是建立在数据链路层和物理层这些底层的硬件基础上。

   

  接下来重点讲的是Linux TCP通信的流程。TCP服务器在一开始的时候必须要进行socket()、bind()、listen()、accept()的操作。socket()操作是建立TCP的收发套接字，套接字是通信的数据基础；bind()操作是将socket与TCP服务器绑定，这个操作主要跟TCP服务器开放的端口有关，当端口被占用时则bind()操作失败；listen()顾名思义，就是接听TCP客户端的连接请求；accept()则是接受TCP客户端的请求。accept()是阻塞操作，如果以我们常规的思维来理解，则accept()和listen（）应该是同一个东西并且阻塞，因为我们很少会遇到TCP服务器拒绝TCP客户端连接请求的，但是程序是要求严谨的，listen()和accept()操作都必须有并且顺序不能随意改变。

    操作建立之后，就是recv()接收((有些文章会把recv()写成read()，意义完全一样))和send()发送操作了(有些文章会把send()写成write()，意义完全一样)，其中recv()是阻塞操作，因此Linux要实现TCP服务器的接收和发送一体，就必须使用多线程应用。在Linux中，多线程是真正的多线程（除了单核心单线程CPU），并不是时间片轮转调度，新开辟出来的一个线程，跟原有的线程是完全独立运行的，线程间通信必须要使用信号量、消息队列或者邮箱，在本次TCP通信中，由于TCP服务器要同时进行收发操作，且收发操作完全独立，最关键是接收操作还是阻塞的，那就必须启用多线程，详情看下面的代码。

    首先是完成TCP服务器的准备工作，第一步是设定TCP服务器的工作模式（默认是AF_INET，无需深究，官方设定）、IP地址和端口：

struct sockaddr_in bindaddr;
bindaddr.sin_family=AF_INET;
bindaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
bindaddr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));

    这里我使用argv输入字符串进行IP地址和端口的设置，这个argv是程序执行时输入的内容，以空格分隔，如Linux下执行main程序:
#./main aaa bbb
argv[0]就是"./main"，argv[1]就是"aaa"，argv[2]就是"bbb"。
    然后依次执行socket()、bind()、listen()、accept()四个操作：
 

   int ret,fd_socket;
fd_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(fd_socket==-1)
{
printf("套接字初始化失败!\n");
return -1;
}
ret=bind(fd_socket,(struct sockaddr *)&bindaddr,addrsize);
if(ret==-1)
{
printf("套接字绑定失败!\n");
return -1;
}
ret=listen(fd_socket,5);
if(ret==-1)
{
printf("服务器监听失败!\n");
return -1;
}
newsock=accept(fd_socket,(struct sockaddr *)&boyaddr,&addrsize);

在实际应用中，最有可能导致程序提前退出的只有bind()操作，那就是端口被占用。这里accept()操作是阻塞的，如果一直没有TCP客户机连接，程序就会一直阻塞在这个地方。
    然后是建立多一个线程出来：

pthread_t id1;
pthread_create(&id1,NULL,Scanf_Thread,NULL);

在main()文件的其它地方添加线程内容，这里我的设计是先输入一个整数，表示将要发送数据的长度，然后动态分配一个内存空间给发送缓冲区用，不足补\0，多出则丢弃：

int newsock;
void *Scanf_Thread(void *arg)
{
int len;
char *s;
while(1)
{
bzero(s,0);
scanf("%d",&len);
s=(char *)malloc(len);
scanf("%s",s);
send(newsock,s,len,0);
free(s);
}
}
main函数的while(1)里面添加：
while(1)
{
bzero(recvbuf,100);
recv(newsock,recvbuf,100,0);
printf("客户端发来数据：%s\n",recvbuf);
}

其中recvbuf是char字符串。这样，一个最简单的TCP服务器收发程序就搞定了，先来看看效果，运行程序，并输入IP 169.254.122.7，端口6666：

收发助手设置为TCP客户端模式，输入IP 169.254.122.7，端口6666，点击连接：

客户端向服务器发送多条数据：

服务器向客户端发送多条数据：