Linux作为一款强大的操作系统,网络编程也是其不可或缺的一个重要组成部分。作为开源系统,Linux的网络编程能力极强,我们可以将其作为实现网络编程的基础平台来进行开发。本文将从C语言的角度出发,介绍Linux网络编程的一些基本知识以及如何使用C语言实现网络编程。
一、Linux网络编程的基本知识
1. 套接字(Socket)
网络编程最基本的组成就是套接字(Socket),它是Linux网络编程的核心API。套接字是一种特殊的文件描述符,它在网络通信中扮演着非常重要的角色。Linux中的套接字有很多种类型,从基本的TCP/UDP套接字,到高级协议和流处理器等等。
2. 网络地址和端口号
在互联网中,每一台主机都有一个唯一的IP地址和一个端口号。IP地址用于标识主机,而端口号用于标识进程。在Linux网络编程中,网络地址和端口号是非常重要的概念。
3. 协议
协议是计算机网络中的重要概念之一。协议定义了网络中各种设备之间的通信规则。在Linux中,常用的协议类型有TCP(传输控制协议)、UDP(用户数据报协议)等等。
4. 多路复用
多路复用指的是在一个进程中同时处理多个IO事件的能力。Linux提供了一些基于select、poll和epoll等机制来实现多路复用的API。
二、使用C语言实现网络编程
1. 创建套接字
我们可以通过socket函数来创建一个套接字,典型的调用方式如下:
“`c
#include
#include
int socket(int domn, int type, int protocol);
“`
其中,domn参数指定了套接字的协议族类型,type参数指定了套接字的类型,protocol参数指定了套接字所使用的协议。例如,如果要创建一个TCP套接字,就可以这样调用socket函数:
“`c
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
“`
2. 绑定端口和地址
我们可以使用bind函数将套接字绑定到一个端口和地址上,典型的调用方式如下:
“`c
#include
#include
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
“`
其中,sockfd参数指定了要绑定的套接字,addr参数指定了要绑定的地址信息,addrlen参数指定了地址信息的长度。例如,如果要将一个TCP套接字绑定到本机的8888端口上,就可以这样调用bind函数:
“`c
struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8888);
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
“`
3. 监听连接
在Linux网络编程中,我们需要通过listen函数来监听连接,典型的调用方式如下:
“`c
int listen(int sockfd, int backlog);
“`
其中,sockfd参数是要监听的套接字,backlog参数指定了监听队列的更大长度。例如,如果要监听TCP套接字的连接,就可以像这样调用listen函数:
“`c
int ret = listen(sockfd, 5);
“`
4. 处理连接
如果一个套接字处于监听状态,它可以接受来自客户端的连接请求。我们可以通过accept函数来接受连接请求,典型的调用方式如下:
“`c
#include
#include
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
“`
其中,sockfd参数是要接受连接的套接字,addr参数是用于存储客户端地址信息的缓冲区,addrlen参数是addr缓冲区的长度。
例如,如果要接受来自客户端的连接请求,就可以像这样调用accept函数:
“`c
struct sockaddr_in cli_addr;
socklen_t cli_addrlen = sizeof(cli_addr);
int new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_addrlen);
“`
5. 发送和接收数据
在Linux网络编程中,要发送和接收数据,我们可以使用send和recv函数。send函数用于发送数据,而recv函数用于接收数据。典型的调用方式如下:
“`c
#include
#include
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
“`
其中,sockfd参数是指定了工作套接字,buf参数指定了要发送和接收的数据缓冲区,len参数指定了要发送和接收的数据长度,flags参数可以用来指定一些特殊的选项。例如,如果要发送一个名为“hello”的字符串,就可以像这样调用send函数:
“`c
send(new_fd, “hello”, sizeof(“hello”), 0);
“`
如果要接收客户端发送的数据,就可以像这样调用recv函数:
“`c
char buffer[1024] = {0};
recv(new_fd, buffer, sizeof(buffer), 0);
“`
6. 关闭套接字
在使用Linux网络编程进行通信之后,我们需要使用close函数来关闭套接字,典型的调用方式如下:
“`c
#include
int close(int fd);
“`
例如,如果要关闭一个TCP套接字,就可以像这样调用close函数:
“`c
close(sockfd);
“`
三、
相关问题拓展阅读:
如果想学Linux,应该怎么学?
学嵌入式Linux要先学以下几点:
1.C语言。要有C语言的基础,当然越熟练越好,不熟也没关系,具备基本技能就可以:比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。C语言的学习就是多些多练。
2.Linux基础
Linux操作系统的概念、安装方法,详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI ,编译器GCC,调试器GDB和 Make 项目管理工樱裤具, Shell、 Makefile脚本编写等知识,嵌入式开发环境的搭建。
3.Linux系统编程
重点学习标准I/O库,Linux多任务编程中的多进程和多线程,以及进程间通信(pipe、FIFO、消息队列、共享内存、signal、信号量等),同步与互斥对共享资源访问控制等重要知识,主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。
4.Linux网络编程
计算机网络在嵌入式Linux系统应用开发过程中使用非常广泛,通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手,全面了解Linux网络应用程序开发。重点学习网络编程相关API,熟练掌握TCP协议服务器的编程方法和并发服务器隐颂团的实现,了解HTTP协议及其实现方法,熟悉UDP广播、多播的原理及编程方法,掌握混合C/S架构网络通信系统的设计,熟悉HTML,Javascript等Web编程技术及实现方法。
5.数据结构与算法
数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议、及各种引擎开发中会得到大量应用,对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。此阶段的学习要重点理解数据结构与算法的基础内容,包括顺序表、链表、队列、栈、树、图、哈希表、各种查找排序算法等应用及其C语言实现过程。
6.Cortex A8 、Linux 平台开发
通过基于ARM Cortex-A8处理s5pv210了解芯片手册的基本阅读技巧,掌握s5pv210系统资源、时钟控制器、电源管理、异常中断控制器、nand flash控制器等模块,为底层平台搭建做好准备。Linux平台包括内核裁减、内核移植、交叉编译、GNU工具使用、内核调试、Bootloader介绍、制作与原理分析、根文件系统制作以及向内核中添加自己的模块,并在s5pv210实验平台上运行自己制作的Linux系统,集成部署Linux系统整个流程。同时了解Android操作系统开发流程。Android系统是基于Linux平台的开源操作系统,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件,目前它的应用不再局限于移动终端,还包括数据电视、机顶盒、PDA等消费类电子产品。
7.驱动开发
驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中重要的一部分,也是比较困难的一部分。本阶段的学习要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口,灶橘掌握系统对设备的并发操作。熟悉所开发硬件的工作原理,具备ARM硬件接口的基础知识,熟悉ARM Cortex-A8处理器s5pv210各资源、掌握Linux设备驱动原理框架,熟悉工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备等驱动开发,在工作中能独立胜任底层驱动开发。
学习Linux步骤:
1、先了解了解基础吧,找一本薄一点的,浅一点的书,了解一下什么是linux。有个基本了解即可。不胡嫌建议马上看《鸟哥的Linux私房菜》,这本书很不错,如果你了解linux基础之后再看,对你可以说是不受益匪浅此猛都不行。没基础看《鸟哥的Linux私房菜》比较痛苦,内容很多。
2、了解之后,在自己电脑上弄个虚拟机,装上linux系统(redhat或ubuntu都行)。专攻《鸟哥的Linux私房菜》。当你把这本书攻下来时,才知道原来命令行并不可怕,自己打着打着就很长啦。
学linux最主要靠实践,不实践,只看书对你没好处的哦。自己在虚拟机上慢慢玩吧,玩多了就知道咋回事啦。不懂的多找资料弄懂,弄懂之后再实践,这才会有收森做桥获。
对于Linux的学习,可以分为四个阶段,Linux初级入门阶段→Linux中级进阶→Linux高级进阶→Linux资深方向细化阶段
之一阶段:初级阶段
初级阶段需要把linux学习路线搞清楚,任何学习都是循序渐进的,所以学linux也是需要有一定的路线。
1. Linux基础知识、基本命令;
2. Linux用户及权限基础;
3. Linux系统进程管理进阶;
4. linux高效文本、文件处理命令;
5. shell脚本入门
第二阶段:中级进阶
中级进阶需要在充分了解linux原理和基础知识之后,对上层的应用和服务进行深入学习,其中说到服务肯定涉及到网络的相关知识,是需要花时间学习的。
1. TCP/IP网络基础;
2. Linux企业常用服务;
3. Linux企业级安全原理和亏消防范技巧;
4. 加密/解密原理及数据安全、系统服务访问控制及服务安全基础;
5. iptables安全策略构建;
6. shell脚本进阶;
7. MySQL应用原理及管理入门
第三阶段:Linux高级进阶