如何构建一个C语言的TCP服务器端？

TCP服务器端是网络通信中的重要组成部分，负责监听客户端的连接请求，建立连接后进行数据传输和处理。

TCP服务器端详解

在网络编程中，TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，本文将详细介绍如何使用C语言编写一个基本的TCP服务器，包括创建套接字、绑定地址、监听连接、接受连接和处理请求等步骤，以下是详细的描述：

如何构建一个C语言的TCP服务器端？

1. 创建套接字

在创建一个TCP服务器时，首先需要创建一个套接字，套接字是网络通信的基础，它为两个主机之间的通信提供了端点，C语言中使用socket函数来创建套接字：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
    perror("socket creation failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

解释：

AF_INET: 表示使用IPv4协议。

SOCK_STREAM: 表示使用TCP协议。

0: 表示选择默认协议。

2. 绑定地址

创建套接字后，需要将其绑定到一个特定的IP地址和端口号，通过bind函数将套接字与地址和端口绑定在一起：

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
struct sockaddr_in address;
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定到所有可用接口
address.sin_port = htons(PORT); // 端口号转换为网络字节序
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
    perror("bind failed");
    close(sockfd);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

解释：

sin_family: 地址族，通常为AF_INET。

sin_addr.s_addr: 本机IP地址，INADDR_ANY表示绑定到所有可用接口。

如何构建一个C语言的TCP服务器端？

sin_port: 端口号，使用htons函数将主机字节序转换为网络字节序。

3. 监听连接

绑定成功后，需要让服务器开始监听来自客户端的连接请求，通过listen函数设置套接字为被动监听状态：

if (listen(sockfd, 3) < 0) {
    perror("listen failed");
    close(sockfd);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

解释：

3: 监听队列的最大长度，表示最多可以有3个连接请求在队列中等待。

4. 接受连接

当有客户端请求连接时，服务器需要接受连接并创建一个新的套接字用于通信，通过accept函数来实现：

int new_socket;
struct sockaddr_in client_address;
socklen_t addrlen = sizeof(client_address);
new_socket = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_address, &addrlen);
if (new_socket < 0) {
    perror("accept failed");
    close(sockfd);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

解释：

new_socket: 用于与客户端通信的新的套接字。

client_address: 存储客户端的地址信息。

5. 处理请求

如何构建一个C语言的TCP服务器端？

接受连接后，服务器需要处理客户端的请求，可以通过读写套接字来实现数据的收发：

char buffer[1024] = {0};
int valread = read(new_socket, buffer, 1024);
printf("Received: %s
", buffer);
char *response = "Hello from server";
send(new_socket, response, strlen(response), 0);
printf("Response sent
");

解释：

read: 从套接字中读取数据。

send: 向套接字发送数据。

示例代码

以下是一个完整的C语言实现的TCP服务器示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#define PORT 8080
int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int opt = 1;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[1024] = {0};
    char *hello = "Hello from server";
    // 创建套接字
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 设置套接字选项
    if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {
        perror("setsockopt failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 绑定地址
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(PORT);
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 监听连接
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 接受连接
    while (1) {
        if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, &addrlen))<0) {
            perror("accept failed");
            close(server_fd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        // 接收数据
        int valread = read(new_socket, buffer, 1024);
        printf("Received: %s
", buffer);
        send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);
        printf("Hello message sent
");
        close(new_socket);
    }
    return 0;
}