?总述
????????这是一个简单的 socket 编程实验，在主函数内创建 server 和 client 两个线程，实现单台机器上的 socket 通信，作为后面 IO 多路复用实验和 TCP 连接状态实验的基础。
? ? ? ? 对于应用层来说，TCP 通信都是调用 socket 接口，底层的协议栈被接口屏蔽，具体的网络交互由操作系统内核来管理，socket 接口的调用流程也比较简单。对于一个 demo 性质的编程实验，代码量很小，需要注意的是 socket 接口的行为特点。但如果是作为工程化的代码，尤其是服务端，则要考虑多客户端接入、并发性能、网络断连、粘包这些问题，在很大程度上增加代码量和实现复杂度。
主体流程结构
实验结果
终端打印
报文交互
????????用 tcpdump -s 0 -w socketTest.pcap -i lo host 127.0.0.1 and port 5197 -v 命令抓包，用 wireshark 查看报文（server 主动断开连接，client 在发送 FIN 的同时，发送对 server FIN 的 ACK，四次挥手合并为三次）：
?????????在封包详细信息部分，展开 Transmission Control Protocol，可以看到?TCP 头报文头的详细内容：
注意点（完整代码在最后）
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客户端持续请求连接
????????客户端可能在服务端开始监听之前，向服务端请求连接：
????????所以在客户端的 connet 接口外加了循环，如果请求连接失败则继续尝试：
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listen 和 accpet
????????listen 是非阻塞的，调用 listen 接口只是告诉内核监听指定的端口。在建立连接的实现机制上，主要涉及两个队列 —— 未完成连接的队列 和 已完成连接的队列。当收到第一次握手的消息时，内核在未完成连接的队列中创建一个条目，在三次握手完成后，把条目转到已完成连接队列的尾部。当应用层调用 accept 时，从已完成连接队列的头部取出一个条目，返回给应用层。如果已完成连接的队列为空，则阻塞应用层接口。真正进行监听并和 client 三次握手建立连接的并不是 listen 或者 accept。反映在应用层代码的实现上，只需要调用一次 listen 接口即可，不需要持续等待 listen 接口返回请求连接的消息（listen 也不会返回）。
????????这也是为什么在实验结果里会出现 client 先打印连接成功， server 后打印接受连接（在 server 应用层调用的 accpet 返回之前，连接就已经建立好了，accept 是“吃现成的”）：
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监听句柄和连接句柄
? ? ? ? 服务端调用 accept 接口会返回连接句柄，一个新的不同于监听句柄的句柄。实际通信用的都是连接句柄。
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避免进程过早退出
?在主函数中，创建服务端线程和客户端线程后，需调用 pthread_join 避免主函数过早退出。
?????????调用 pthread_join 的效果是阻塞主线程，直到等待的线程执行完毕，回收线程资源并获取线程的执行结果（线程入口函数返回值）。如果不调用 pthread_join，main 函数在调用 pthread_create 创建两个子线程后，直接执行 return，进程结束，导致所有子线程也结束，但是创建的两个子线程可能还没有执行完毕。
?? ? ? ? 关于线程可结合、可分离属性：
????????只有可结合的线程才能被 join，也应该要被 join。?线程默认是可结合的。如果可结合线程运行结束，但是没有被 join，线程的资源不会被释放。
????????相反的，一个可分离的线程不能被其他线程回收或杀死，在线程结束时由系统自动释放资源。可以设置 pthread_create 第二个参数 pthread_attr_t 结构中的 detachstate 属性，以可分离方式启动线程 或者 在线程启动后，调用?pthread_detach(thread_id) 设置线程为可分离。
? ? ? ? PS：在把创建的子线程属性设置为可分离的情况下，如果主函数先于子线程结束，子线程照样是立即结束。
完整代码实现
头文件
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h> // 用到了 pthread 库，编译要加选项 -lpthread
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>宏定义
#define LOCAL_IP_ADDR "127.0.0.1"
#define SERVER_LISTEN_PORT 5197
#define NET_MSG_BUF_LEN 128
#define CLINET_SEND_MSG "Hello Server~"
#define SERVER_SEND_MSG "Hello Client~"?服务端线程入口函数
void* socketServer(void* param){
int iRes = 0;
int iLsnFd, iConnFd;
int iNetMsgLen = 0;
socklen_t iSockAddrLen = 0;
char szNetMsg[NET_MSG_BUF_LEN] = {0};
struct sockaddr_in stLsnAddr;
struct sockaddr_in stCliAddr;
// 1 参指定协议族，AF_INET 对应 IPv4
// 2 参指定套接字类型，SOCK_STREAM 对应 面向连接的流式套接字
// 3 参指定协议类型，0 对应 TCP 协议
iLsnFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (-1 == iLsnFd) {
printf("Server failed to create socket, err[%s]\n",
strerror(errno));
return NULL;
}
// 填写监听地址，设置 s_addr = INADDR_ANY 表示监听所有网卡上对应的端口
stLsnAddr.sin_family = AF_INET;
stLsnAddr.sin_port = htons(SERVER_LISTEN_PORT);
stLsnAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 1 参传入 socket 句柄，2 参传入监听地址，3 参传入监听地址结构体的大小
iRes = bind(iLsnFd, (struct sockaddr*)&stLsnAddr, sizeof(stLsnAddr));
if (-1 == iRes) {
printf("Server failed to bind port[%u], err[%s]\n",
SERVER_LISTEN_PORT, strerror(errno));
close(iLsnFd);
return NULL;
} else {
printf("Server succeeded to bind port[%u], start listen.\n",
SERVER_LISTEN_PORT);
}
// 1 参传入监听句柄，2 参设置已完成连接队列（已完成三次握手，未 accept 的连接）的长度
iRes = listen(iLsnFd, 16);
if (-1 == iRes) {
printf("Server failed to listen port[%u], err[%s]\n",
SERVER_LISTEN_PORT, strerror(errno));
close(iLsnFd);
return NULL;
}
iSockAddrLen = sizeof(stCliAddr);
// 1 参传入监听句柄，2 传入地址结构体指针接收客户端地址，3 参传入地址结构体大小
iConnFd = accept(iLsnFd, (struct sockaddr*)&stCliAddr, &iSockAddrLen);
if (-1 == iConnFd) {
printf("Server failed to accept connect request, err[%s]\n",
strerror(errno));
close(iLsnFd);
return NULL;
} else {
printf("Server accept connect request from[%s:%u]\n",
inet_ntoa(stCliAddr.sin_addr), ntohs(stCliAddr.sin_port));
}
// 1 参传已连接套接字描述符，2 参传缓冲区指针，3 参传缓冲区大小，4 参指定行为，默认为 0
iNetMsgLen = recv(iConnFd, szNetMsg, sizeof(szNetMsg), 0);
if (iNetMsgLen < 0) {
printf("Server failed to read from network, err[%s]\n", strerror(errno));
close(iConnFd);
close(iLsnFd);
return NULL;
} else {
printf("Server recv msg[%s]\n", szNetMsg);
}
// 1 参传已连接套接字的描述符，2 参传指向消息数据的指针
// 3 参传消息长度，4 参指定行为，默认为 0
iNetMsgLen = send(iConnFd, SERVER_SEND_MSG, strlen(SERVER_SEND_MSG), 0);
if (iNetMsgLen < 0) {
printf("Server failed to reply client, err[%s]\n", strerror(errno));
}
close(iConnFd);
close(iLsnFd);
return NULL;
}客户端线程入口函数
void* socketClient(void* param){
int iRes = 0;
int iConnFd;
int iNetMsgLen = 0;
char szNetMsg[NET_MSG_BUF_LEN] = {0};
struct sockaddr_in stServAddr;
iConnFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (-1 == iConnFd) {
printf("Client failed to create socket, err[%s]\n", strerror(errno));
return NULL;
}
// 填充目标地址结构体，指定协议族、目标端口、目标主机 IP 地址
stServAddr.sin_family = AF_INET;
stServAddr.sin_port = htons(SERVER_LISTEN_PORT);
stServAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(LOCAL_IP_ADDR);
// 1 参传套接字句柄，2 参传准备连接的目标地址结构体指针，3 参传地址结构体大小
while (1)
{
iRes = connect(iConnFd, (struct sockaddr *)&stServAddr, sizeof(stServAddr));
if (0 != iRes) {
printf("Client failed to connect to[%s:%u], err[%s]\n",
LOCAL_IP_ADDR, SERVER_LISTEN_PORT, strerror(errno));
sleep(60);
continue;
}
else {
printf("Client succeeded to connect to[%s:%u]\n",
LOCAL_IP_ADDR, SERVER_LISTEN_PORT);
break;
}
}
iNetMsgLen = send(iConnFd, CLINET_SEND_MSG, strlen(CLINET_SEND_MSG), 0);
if (iNetMsgLen < 0) {
printf("Client failed to send msg to server, err[%s]\n", strerror(errno));
close(iConnFd);
return NULL;
}
iNetMsgLen = recv(iConnFd, szNetMsg, sizeof(szNetMsg), 0);
if (iNetMsgLen < 0) {
printf("Client failed to read from network, err[%s]\n", strerror(errno));
close(iConnFd);
return NULL;
}
else {
printf("Client recv reply[%s]\n", szNetMsg);
}
close(iConnFd);
return NULL;
}主函数?
int main(){
// 线程 ID，实质是 unsigned long 类型整数
pthread_t thdServer = 1;
pthread_t thdClient = 2;
// 1 参传线程 ID，2 参传线程属性，3 参指定线程入口函数，4 参指定传给入口函数的参数
pthread_create(&thdServer, NULL, socketServer, NULL);
pthread_create(&thdClient, NULL, socketClient, NULL);
// 1 参传入线程 ID，2 参用于接收线程入口函数的返回值，不需要返回值则置 NULL
pthread_join(thdServer, NULL);
pthread_join(thdClient, NULL);
return 0;
}