《TCP/IP网络编程》（第十五章）套接字和标准I/O

之前数据通信时，使用的是read&write函数以及其他各种I/O函数，本章将使用标准I/O函数，例如C语言的fopen、fgetc、fputs等等；C++语言的cout、cin等等

1.使用标准I/O函数的优点

①跨平台兼容性： 标准I/O函数通常是跨平台的，这意味着使用这些函数编写的代码可以在不同的操作系统上编译和运行，而无需修改。
②利用缓冲提高性能： 标准I/O库通常实现了缓冲机制，这意味着数据在实际写入或读取之前会被暂存，这可以提高I/O操作的效率。从下图可以发现，使用标准I/O函数时，会经过两个缓冲，
例如可以当缓冲区积累了一定量的数据后，再一次性发送，这样可以减少网络通信的次数，提高数据传输的效率。

在这里插入图片描述

2.使用标准I/O函数的缺点

①不能进行双向通信
②有时可能频繁调用fflush函数： fflush()是C语言标准库中的一个函数，用于控制输出流的缓冲，fflush() 强制清空输出流的缓冲区，将缓冲区内的数据发送出去。

int fflush(FILE *stream);//stream 参数是一个指向 FILE 结构的指针

③需要以FILE结构体指针的形式返回文件描述符

3.使用标准I/O函数

3.1 利用`fdopen()`函数转化为FILE结构体指针

fdopen()用于将一个现有的文件描述符与一个流（stream）关联起来。它允许你使用标准I/O函数（如 fread、fwrite、fscanf、fprintf 等）来操作文件描述符。

FILE *fdopen(
int fd,//文件描述符
const char *mode//指定了流的打开模式
);


/*
常见的模式有：
"r"：只读模式。
"w"：只写模式，会覆盖文件内容。
"a"：追加模式，写入数据到文件末尾。
"r+"：读写模式，文件指针放在文件开头。
"w+"：读写模式，会覆盖文件内容。
"a+"：读写模式，写入数据到文件末尾，但可以读取整个文件。
*/

3.2 利用`fileno()`函数转换为文件描述符

fileno()用于获取与 FILE 流相关联的文件描述符

int fileno(FILE *stream);//stream 参数是一个指向 FILE 结构的指针

4.基于套接字的标准I/O函数使用

这里是基于《TCP/IP网络编程》（第四章）基于TCP的服务器端/客户端（1）中的回声客户端进行的修改，把read&write替换为了标准I/O函数

4.1 示例代码

①服务器端代码

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <unistd.h> // POSIX标准定义的通用函数，如close()
#include <arpa/inet.h> // 提供inet相关的函数，如inet_addr()
#include <sys/socket.h> // 提供socket相关的函数和数据结构

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message); 

int main(int argc, char *argv[]) 
{   
    FILE *read_fp, *write_fp;
    int serv_sock; // 服务器套接字
    int clnt_sock; // 客户端套接字
    int i,str_len;

    struct sockaddr_in serv_addr; // 服务器地址结构
    struct sockaddr_in clnt_addr; // 客户端地址结构
    socklen_t clnt_addr_size; // 客户端地址结构的大小
    
    char message[BUF_SIZE]; // 要发送给客户端的消息

    
    if(argc!=2)
    {
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1); 
    }

    // 创建一个服务器套接字
    serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(serv_sock==-1) 
        error_handling("socket() error"); 

    // 初始化服务器地址结构
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family=AF_INET; // 地址族设置为IPv4
    serv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); // 服务器地址设置为任意
    serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1])); // 设置监听端口为命令行参数指定的端口

    // 绑定套接字，调用bind()函数分配ip地址和端口号
    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1)
        error_handling("bind() error"); 
    
    // 监听连接，将套接字转化为可接受状态
    if(listen(serv_sock, 5)==-1)
        error_handling("listen() error"); 
    
    // 接收客户端连接
    clnt_addr_size=sizeof(clnt_addr);
    for(i=0;i<5;i++){
        clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
        if(clnt_sock==-1)
            error_handling("accept() error");
        else{
            printf("Connected client %d\n", i+1);
        }

        //把文件描述符转换为流
        read_fp = fdopen(clnt_sock, "r");
        write_fp = fdopen(clnt_sock, "w");
        //使用标准I/O函数
        while(!feof(read_fp)){
            fgets(message, BUF_SIZE, read_fp);
            fputs(message, write_fp);
            fflush(write_fp);
        }
        fclose(read_fp);
        fclose(write_fp);
    }
   
    
    // 关闭客户端和服务器套接字
    close(serv_sock);
    
    return 0; 
}


void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr); 
    fputc('\n', stderr); 
    exit(1); 
}

②客户端代码

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

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message); 

int main(int argc, char *argv[]) 
{   
    FILE *readfp,*writefp;
    int sock; // 客户端套接字
    struct sockaddr_in serv_addr; // 服务器地址结构
    char message[BUF_SIZE]; // 用于存储从服务器接收的消息
    int str_len,i; // 读取的字节数

    
    if (argc != 3)
    {
        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
        exit(1); 
    }

    // 创建一个客户端套接字
    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock == -1) 
        error_handling("socket() error"); 

    // 初始化服务器地址结构
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族设置为IPv4
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // 设置服务器IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); // 设置服务器端口号

    // 发送连接请求
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
        error_handling("connect() error"); 
        else{
            printf("Connected.....\n");
        }

    //把文件描述符转换为流
    readfp = fdopen(sock, "r");
    writefp = fdopen(sock, "w");
    //使用标准I/O函数
    while(1){
        fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
        fgets(message, BUF_SIZE, stdin);
        if(!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n")){
            break;
        }
        fputs(message, writefp);
        fflush(writefp);
        fgets(message, BUF_SIZE, readfp);
        printf("Message from server: %s", message);
    }

    // 关闭套接字
    fclose(writefp);
    fclose(readfp);
    return 0; 
}


void error_handling(char* message){
    fputs(message, stderr); 
    fputc('\n', stderr); 
    exit(1); 
}