[系统运维]进程间通信 -- （2）网络套接字 socket -- 动态报式套接字实例

前面代码中，要发送的数据类型 msg_st 中的 name 数组被规定为固定大小了，

#define NAMESIZE 11

struct msg_st
{
    uint8_t name[NAMESIZE];
    uint32_t math;
    uint32_t chinese;
}__attribute__((packed));//告诉gcc,

但是，我们并不想让它固定，或者有的人的名字很长超过了 11 个字符，那又应该怎么办呢？再或者有的人的名字很短，只有一两个字符，可能又会造成空间浪费。

其实，这一问题可以用可变结构体来解决。
先来回顾下可变结构体的内容，再来重构下前面的代码。

可变结构体的内容在链接中提到的：https://www.bilibili.com/video/BV12v411p7Qx?p=93.

变长结构体体现在最后一个成员（相当与是一个占位符 ）

struct xxx_st
{
	xxx;
	xxx;
	...
	bianchang[0];
};

最后一个数组成员的数组名 bianchang 就是这个地址空间的起始地址（值）。数组长度大小为0是C99标准才支持的，旧的C标准不支持。因此，有时候为了保险起见，数组长度大小可以写为1（如果计较内存开销的话，就要在申请内存时减去相应的空间大小（涉及到结构体对不对齐的问题））。

proto.h

首先来看重构后的 proto.h 的代码：

#ifndef _PROTO_H_
#define _PROTO_H_

//注意几点问题
//1、字节序的问题
//2、数据对齐问题

//建议做实验用的话选择1024以上的端口
 //因为1024以内的端口大部分都是预留的
 //比如80是上网端口

 //将来使用到时用atoi进行转换
 #define RCVPORT "1995"

 #define NAMEMAX (512-8-8)
 //512是udp包的推荐大小
 //第一个8是udp包头的大小
 //第二个8是uint32_t math;和uint32_t chinese;所占的8个字节大小

struct msg_st
 {
    uint32_t math;
    uint32_t chinese;
    // 尽管使用 name[0] 来做占位符操作，但是还是有必要定义以name为起始地址空间的最大值
    uint8_t name[0];
    // 需要注意在数组中写0是C99的标准，因此如果使用C99以前的GCC编译器来编译代码是会出错的
    // 因此，有时候为了避免出错，可以将0写成1.
}__attribute__((packed));

 #endif

snder.c

下面再从发送方开始修改，修改 snder.c
修改1、测试程序时，使用

这样就可以避免在程序中反复修改 name 值了。这样就要在接收完命令行传参后就立刻去判断是否超过规定的大小。

修改2、要发送的信息的地址需要修改成指针（然后再将有变化的地方给修改了。）

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

#include "proto.h"

int main(int argc,char* argv[])
{
    //修改1：添加 name 字段 
    if(argc < 3)
    {
        fprintf(stderr,"%s ipaddress message.\n",argv[0]);
        exit(1);
    }

    if(strlen(argv[2]) > NAMEMAX)
    {
        fprintf(stderr,"message is too long.\n");
        exit(1);
    }

    // 1、使用SOCKET来创建套接字
    int sd;
    int size;
    //修改2：将要发送的信息的地址需要修改成指针
    struct msg_st* psbuf;
    struct sockaddr_in raddr;
	
	//给要发送的信息申请空间
    //申请多大空间呢
    size = sizeof(struct msg_st)+strlen(argv[2]);    
    psbuf = malloc(size);
    if(psbuf == NULL)
    {   
        fprintf(stderr,"malloc fail.\n");
        exit(1);
    }   

    sd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//这里相当于是用IPv4协议族中的IPPROTO_UDP来实现SOCK_DGRAM的操作
    if(sd < 0)
    {   
        perror("socket()");
        exit(1);
    }   
    
    // 2、给SOCKET取得地址（可省略）

    // 3、收/发消息
    // 字符串,不能直接使用"=",应该使用strcpy函数。
    strcpy(psbuf->name, argv[2]);
	psbuf->math = htonl(rand()%100);
    psbuf->chinese = htonl(rand()%100);

    raddr.sin_family = AF_INET;
    raddr.sin_port = htons(atoi(RCVPORT));//对端的端口
    inet_pton(AF_INET,argv[1],&raddr.sin_addr.s_addr);

    if(sendto(sd,psbuf,size,0,(void *)&raddr,sizeof(raddr))<0)
    {
        perror("sendto()");
        exit(1);
    }

    puts("OK!\n");

    // 4、关闭SOCKET
    close(sd);

    return 0;
}

rcver.c

修改1、将接收到的信息存放到一块空间上，定义一个指针变量来指向该空间，由于我并不知道你发送过来的数据有多大，只能有多大接收多大（结构体的大小加上name的最大值NAMEMAX）。（之后再将有变化的地方给修改了。）

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

#include "proto.h"

#define IPSTRSIZE 40

int main(int argc,char* argv[])
{
    //取得SOCKET
    //int socket(int domain, int type, int protocol)

    //我要使用AF_INET协议组中的某一个协议来执行SOCK_DGRAM操作
    //如果你不确定你要使用的那个协议的名称，你就写0,
    //写0意味着使用这个协议中对于这个操作支持的默认协议。
    int sd;
    int size;
    struct sockaddr_in laddr,raddr;
    // laddr -- local address
    // raddr -- remote address
    socklen_t raddr_len;

    char ipstr[IPSTRSIZE];

    struct msg_st* prbuf;

    size =sizeof(struct msg_st) + NAMEMAX;//我在结构体数组成员中写的是0，如果写的是1还得减去1
    prbuf = malloc(size);

	if(prbuf == NULL)
    {
        fprintf(stderr,"malloc fail.\n");
    }
    
    sd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//这里相当于是用IPv4协议族中的IPPROTO_UDP来实现SOCK_DGRAM的操作
    if(sd < 0)
    {
        perror("socket()");
        exit(1);
    }
    //给SOCKET取得地址
    //int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

    laddr.sin_family = AF_INET;
    laddr.sin_port = htons(atoi(RCVPORT));//我在协议中给的是一个字符串,所以需要转换一下
    //ip地址和网络端口号是要通过网络发送过去的,所以需要考虑字节序的问题,也就是htons

    //inet_pton可以将IPv4 and IPv6 addresse转换成二进制形式
    //因为这个结构体本身就是一个32位的无符号的int类型的整型数,所以可直接写成 laddr.sin_addr,后面的.s_addr可以省>略.
    inet_pton(AF_INET,"0.0.0.0",&laddr.sin_addr.s_addr);
    //因为我们现在的ip地址有可能会变化,为了避免ip地址每一次变化,都要进来修改,所以我们给它匹配一个万能地址0.0.0.0    
    //我们对"0.0.0.0"的定义是any address.就是说在当前绑定阶段,你自己的ip地址是多少,这四个0就会自动换成你当前的ip地址.

    //这里它要的是struct sockaddr *类型的地址,因此需要转换,
    //但也可以直接转换成(void *)类型.
    //最后一个参数是socklen_t addrlen,指的是你发过来的包含地址的结构体的长度

	if(bind(sd,(struct sockaddr *)&laddr,sizeof(laddr)) < 0)
    {
        perror("bind()");
        exit(1);
    }

    /* 非常重要 */
    raddr_len = sizeof(raddr);

    //收消息
    //我怎么知道,我接没接收到呢,我把它打印到终端上
    //不能转瞬即逝,要把它放到while循环中
    while(1)
    {
        // ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
        // 第二个参数表示放哪去,这里放到我前面开辟的空间中
        // 第四个参数是我需要记录对端的地址，第五个参数是我需要记录对端地址(所指向的包含地址信息的结构体)的长度。
        // 跟我对话的人的地址格式一定和我是一样的,那它的类型一定也和我一样.
        // 注意第四个参数和第五个参数与bind中的参数要求是有区别的,bind中要填的是包含地址信息的结构体的地址和长度是我自己知道
的,
        // 而recvfrom中的参数要求则是与对端通信后,对端回填的,所以是指针的形式.
        recvfrom(sd,prbuf,size,0,(struct sockaddr *)&raddr,&raddr_len);
        // 在man手册中有提到：
        // 需要特别注意的是,这里的raddr_len要给它初始化,否则是会出错的,但出错只有第一次出错,
        // 因为第一次填完地址之后,发现地址长度不对, 该值就会被更新到正确的值.
// 转换IPv4和IPv6地址从二进制到文本形式
        inet_ntop(AF_INET,&raddr.sin_addr,ipstr,IPSTRSIZE);
        // 将整数转换为点分十进制
        printf("---MESSAGE FROM %s:%d---\n",ipstr,ntohs(raddr.sin_port));//我的消息是从哪个地址哪个端口来的
        printf("NAME = %s.\n",prbuf->name);//单字节传输不涉及到大端小端的存储情况
        printf("MATH = %d.\n",ntohl(prbuf->math));
        printf("CHINESE = %d.\n",ntohl(prbuf->chinese));
    }

    //关闭socket
    close(sd);

    return 0;
}

运行代码如下：使用本地回环测试（ip地址为：127.0.0.1）
首先运行 接收端

之后，重启一个终端来运行 发送端

运行结果在接收端查看