C语言：详细讲解基于tcp和udp的两种本地通信方式

2023-11-04

udp本地通信注意：客户端这边必须要绑定自己的客户端信息不然服务器就无法给客户端发送消息，原因是网络编程的时候客户端信息操作系统会自动分配，而本地通信并不会

本地通信的时候，服务器的那个套接字文件是用来标识服务器进程的，客户端得用两个套接字文件一个是用来找服务器的，一个是用来标识客户端进程的。

一.本地通信(UNIX域套接字)

1.1概念

socket同样可以用于本地通信创建套接字时使用本地协议PF_UNIX(或PF_LOCAL)分为流式套接字和用户数据报套接字，区别还是有无连接常用于前后台进程通信。

使用的机构体

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family;               /* AF_UNIX */
    char        sun_path[108];            /* 路径及文件名 */
};

1.2TCP本地通信流程

服务器：

创建套接字 socket( )

填充服务器本地信息结构体 sockaddr_un

将套接字与服务器本地信息结构体绑定 bind( )

将套接字设置为被动监听状态 listen( )

阻塞等待客户端的连接请求 accept( )

进行通信 recv( )/send( ) 或 read( )/write( )

客户端：

创建套接字 socket( )

填充服务器本地信息结构体 sockaddr_un

发送客户端的连接请求 connect( )

进行通信 send( )/recv( )

1.3代码实现

代码说明：这就是一个循环应答的一个代码，来讲解本地通信

服务器代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>

#define ERRLOG(errmsg) do{\
        printf("%s:%s:%d --", __FILE__, __func__, __LINE__);\
        perror(errmsg);\
        exit(-1);\
    }while(0)

int main(int argc, const char *argv[]){
    if(2 != argc){
        printf("Usage : %s <filename>\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    //创建流式套接字
    int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == sockfd){
        ERRLOG("socket error");
    }

    //填充信息本地信息结构体
    struct sockaddr_un serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(serveraddr.sun_path, argv[1]);

    socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);

    //绑定
    if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, serveraddr_len)){
        ERRLOG("bind error");
    }

    //监听
    if(-1 == listen(sockfd, 5)){
        ERRLOG("listen error");
    }

    //定义结构体保存对方的信息
    struct sockaddr_un clientaddr;
    memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));
    socklen_t clientaddr_len = sizeof(clientaddr);

    int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &clientaddr_len);
    if(-1 == acceptfd){
        ERRLOG("accept error");
    }
    printf("客户端[%s]连接到服务器\n", clientaddr.sun_path);

    char buff[128] = {0};
    while(1){
        if(-1 == recv(acceptfd, buff, 128, 0)){
            ERRLOG("recv error");
        }
        printf("客户端[%s]发来数据[%s]\n", clientaddr.sun_path, buff);
        strcat(buff, "--hqyj");
        if(-1 == send(acceptfd, buff, 128, 0)){
            ERRLOG("send error");
        }
        memset(buff, 0, 128);
    }
    close(acceptfd);

    close(sockfd);

    return 0;
}

客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>

#define ERRLOG(errmsg) do{\
        printf("%s:%s:%d --", __FILE__, __func__, __LINE__);\
        perror(errmsg);\
        exit(-1);\
    }while(0)

int main(int argc, const char *argv[]){
    if(2 != argc){
        printf("Usage : %s <filename>\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    //创建流式套接字
    int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == sockfd){
        ERRLOG("socket error");
    }

    //填充服务器本地信息结构体
    struct sockaddr_un serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(serveraddr.sun_path, argv[1]);

    socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);


    //定义客户端本地信息结构体
    struct sockaddr_un clientaddr;
    memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));
    clientaddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(clientaddr.sun_path,"tcp_client_file");
    socklen_t clientaddr_len = sizeof(clientaddr);

    //客户端需要绑定，否则服务器收不到客户端的文件名
    if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, clientaddr_len)){
        ERRLOG("bind error");
    }

    if(-1 == connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, serveraddr_len)){
        ERRLOG("accept error");
    }
    printf("连接服务器成功\n");

    char buff[128] = {0};
    while(1){
        fgets(buff, 128, stdin);
        buff[strlen(buff)-1] = '\0';
        if(-1 == send(sockfd, buff, 128, 0)){
            ERRLOG("send error");
        }
        if(-1 == recv(sockfd, buff, 128, 0)){
            ERRLOG("recv error");
        }
        printf("应答[%s]\n", buff);
        memset(buff, 0, 128);
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}

二UDP本地通信

2.1流程

服务器：

创建套接字 socket( )

填充服务器本地信息结构体 sockaddr_un

将套接字与服务器本地信息结构体绑定 bind( )

进行通信 recvfrom( ) / sendto( )

客户端：

创建套接字 socket( )

填充客户端本地信息结构体 sockaddr_un

将套接字与客户端本地信息结构体绑定 bind()

填充服务器本地信息结构体 sockaddr_un

进行通信 sendto( ) / recvfrom( )

2.2代码实现

服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>

#define ERRLOG(errmsg) do{\
        printf("%s:%s:%d --", __FILE__, __func__, __LINE__);\
        perror(errmsg);\
        exit(-1);\
    }while(0)

int main(int argc, const char *argv[]){
    if(2 != argc){
        printf("Usage : %s <filename>\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    //创建用户数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);
    if(-1 == sockfd){
        ERRLOG("socket error");
    }

    //填充服务器信息本地信息结构体
    struct sockaddr_un serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(serveraddr.sun_path, argv[1]);

    socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);

    //绑定
    if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, serveraddr_len)){
        ERRLOG("bind error");
    }

    //定义结构体保存对方的信息
    struct sockaddr_un clientaddr;
    memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));
    socklen_t clientaddr_len = sizeof(clientaddr);

    char buff[128] = {0};
    while(1){
        if(-1 == recvfrom(sockfd, buff, 128, 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, &clientaddr_len)){
            ERRLOG("recv error");
        }
        printf("客户端[%s]发来数据[%s]\n", clientaddr.sun_path, buff);
        strcat(buff, "--hqyj");
        if(-1 == sendto(sockfd, buff, 128, 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, clientaddr_len)){
            ERRLOG("send error");
        }
        memset(buff, 0, 128);
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}

客户端

注意：客户端这边必须要绑定自己的客户端信息不然服务器就无法给客户端发送消息，原因是网络编程的时候客户端信息操作系统会自动分配，而本地通信并不会

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>

#define ERRLOG(errmsg) do{\
        printf("%s:%s:%d --", __FILE__, __func__, __LINE__);\
        perror(errmsg);\
        exit(-1);\
    }while(0)

int main(int argc, const char *argv[]){
    if(3 != argc){
        printf("Usage : %s <server_filename> <client_filename>\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    //创建用户数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_DGRAM, 0);
    if(-1 == sockfd){
        ERRLOG("socket error");
    }

    //填充服务器本地信息结构体
    struct sockaddr_un serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(serveraddr.sun_path, argv[1]);

    socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);


    //定义客户端本地信息结构体
    struct sockaddr_un clientaddr;
    memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));
    clientaddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(clientaddr.sun_path, argv[2]);
    socklen_t clientaddr_len = sizeof(clientaddr);

    //客户端需要绑定，否则服务器收不到客户端的文件名
    if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, clientaddr_len)){
        ERRLOG("bind error");
    }

    char buff[128] = {0};
    while(1){
        fgets(buff, 128, stdin);
        buff[strlen(buff)-1] = '\0';
        if(-1 == sendto(sockfd, buff, 128, 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, serveraddr_len)){
            ERRLOG("send error");
        }
        //因为serveraddr没有变过 所以无需再保存了
        if(-1 == recvfrom(sockfd, buff, 128, 0, NULL, NULL)){
            ERRLOG("recv error");
        }
        printf("应答[%s]\n", buff);
        memset(buff, 0, 128);
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}

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