C语言程序设计——网络编程与通讯接口

# 1. 网络编程基础

## 1.1 网络编程概述
网络编程是指利用计算机网络进行程序设计，实现不同计算机之间的数据传输和通讯。它是计算机科学中一个重要的领域，随着互联网的发展，网络编程变得越来越重要。

## 1.2 OSI模型与TCP/IP协议栈
网络编程涉及到数据在网络中的传输，要了解数据是如何在网络中传输的，就需要理解OSI模型和TCP/IP协议栈。OSI模型将网络通信分为七层，而TCP/IP协议栈是一种实际应用的协议体系结构，由应用层、传输层、网络层和链路层组成。

## 1.3 Socket编程基础
在网络编程中，Socket是应用层与传输层之间的接口，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。Socket编程是网络编程的基础，通过Socket编程可以实现网络上的数据传输。

## 1.4 C语言中的Socket编程
C语言是一种广泛应用于系统编程和网络编程的语言，使用C语言进行Socket编程可以实现底层的网络通信功能。掌握C语言中的Socket编程是进行网络编程的基础。

以上是网络编程基础的概述和重要概念介绍，接下来我们将深入探讨C语言网络编程的基础知识。

# 2. C语言网络编程基础

#### 2.1 套接字创建与使用

网络编程中，套接字是实现通信的一种机制，它可以在不同网络之间进行连接和数据传输。在C语言中，可以使用Socket API来进行套接字的创建和使用。

下面是一个基本的套接字创建和使用的示例代码：

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

int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字

    // 设置服务器地址
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(8080);

    // 连接服务器
    int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (ret < 0) {
        perror("connect error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 数据传输
    char buffer[1024];
    ret = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (ret < 0) {
        perror("recv error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

通过上述代码，我们首先创建了一个TCP套接字sockfd，然后设置了服务器的地址信息，接着使用connect函数连接服务器。然后使用recv函数接收服务器发送的数据，并打印出来。最后使用close函数关闭套接字。

这只是一个简单的套接字的创建和使用示例，在实际编程中可能会涉及到更多的操作和处理。但通过这个例子，可以初步理解套接字的创建和使用过程。

#### 2.2 TCP与UDP协议

在网络编程中，常用的两种协议是TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。TCP提供可靠的连接，确保数据的完整性和有序性；UDP提供无连接的通信，不保证可靠性，但传输效率高。

使用C语言进行TCP和UDP通信的示例代码如下：

##### TCP服务器端代码：

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

int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字

    // 设置服务器地址
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(8080);

    // 绑定地址与套接字
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (ret < 0) {
        perror("bind error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听连接请求
    ret = listen(sockfd, 5);
    if (ret < 0) {
        perror("listen error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接受连接请求
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    int client_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
    if (client_sockfd < 0) {
        perror("accept error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 数据传输
    char buffer[1024] = "Hello, client!";
    ret = send(client_sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);
    if (ret < 0) {
        perror("send error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 关闭套接字
    close(client_sockfd);
    close(sockfd);

    return 0;
}

##### TCP客户端代码：

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

int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建TCP套接字

    // 设置服务器地址
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(8080);

    // 连接服务器
    int ret = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (ret < 0) {
        perror("connect error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 数据传输
    char buffer[1024];
    ret = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (ret < 0) {
        perror("recv error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

##### UDP服务器端代码：

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

int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 创建UDP套接字

    // 设置服务器地址
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(8080);

    // 绑定地址与套接字
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (r