C标准库函数练习(网络).doc

移动互联网C语言标准库练习培训系列C语言标准库练习移动互联网第一开发部2009-05-25第1章 前言1. 使用C语言函数库的方法：l 需要关注：函数的功能，入口参数(类型，个数)，函数的返回值(正确返回值，错误返回值)，有时还需要关注错误码值的含义；l 需要了解：函数声明所在的头文件，功能类似的相关函数；l 必须写测试函数进行熟悉其用法，以及对返回值的判断；l 最重要的是验证此函数满足你的需求；2. 本文档主要介绍进程间通讯(IPC)的基础知识，需要各位在平时搜集资料并多编程了解：l 何谓进程或者线程，如何才能实现多进程；l 进程间通讯常用的“介质”或者常用的方式有哪些；l 进程间是如何利用“介质”进行通讯的；l 进程间通讯“介质”(通讯方式)常用的属性或者特质有哪些；l 什么是守护进程或者精灵进程，它们是如何实现的；l (有待补充)3. 本题库主要是以socket相关题目为主，其它各章节为辅，并辅以snoop抓包练习的路线，主要在socket相关题目中逐渐运用其它技术(如：多进程，信号等知识)，并熟练运用；snoop抓包需要了解其使用方法，并能够熟练分析所抓包的各个字段含义等；4. (有待补充)第2章 Socket相关推荐书籍或资料：（资料的具体路径在：10.10.12.126新员工培训电子书）基础资料：Linux C编程一站式学习Linux操作系统下C语言编程入门(有待补充)参考书籍：Linux C函数库详解词典UNIX网络编程(1,2卷)UNIX环境高级编程SunSolaris多线程编程指南(有待补充)2.1 基础篇2.1.1 服务端程序例子/* *gcc -o samp_server samp_server.c -lsocket -lnsl */#include #include #include #include #include #include #include #include #define MYPROT 3490 /*服务器监听端口号*/#define BACKLOG 10 /*最大同时连接请求数*/int main() int sockfd, new_fd; /*监听socket: sockfd, 数据传输socket: new_fd*/ struct sockaddr_in serv_addr; /*本机地址信息*/ struct sockaddr_in clnt_addr; /*客户地址信息*/ int sin_size = 0;int pid = 0;int stat = 0;static unsigned int count;char* sd_str = Hello, MID is a best department of Neusoft!;/*建立网际字节流套接字*/sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if ( -1 = sockfd ) /*错误检测*/ perror(socketn); exit(1); /*设置socket相关信息*/ serv_addr.sin_family = AF_INET;/*置地址族为AF_INET*/ serv_addr.sin_port = htons(MYPROT); /*如果等于0则随机选择一个端口*/ serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /*系统填入本机IP地址*/ bzero(&serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in); /*初始化serv_addr.sin_zero为0*/ /*绑定端口*/stat = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr); if ( -1 = stat) /*错误检测*/ perror(bindn ); exit(1); /*监听端口*/stat = listen(sockfd, BACKLOG); if (-1 = stat) /*错误检测*/ perror(listenn); exit(1); /*main accept() loop*/ while(1)printf(server%u: Waitting%u .n,getpid(), +count); sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); /*接受连接请求,并且建立一个新的Socket描述符*/ new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr *)&clnt_addr,&sin_size); if ( -1 = new_fd ) perror(acceptn); continue; printf(server:got connection form %s, sockfd%un,inet_ntoa(clnt_addr.sin_addr), new_fd); /*子进程代码段*/pid = fork(); if ( pid 0 )perror(“fork error!n”);exit(0);else if(pid = 0) /*如果是使用的UDP,发送数据使用sendto,接收用recvfrom*/stat = send(new_fd, sd_str,strlen(sd_str),0) if ( -1 = stat ) perror(sendn ); close(new_fd); exit(0); printf(Child 关闭sockfd%u!n, new_fd); close(new_fd); elseprintf(Father 关闭sockfd%u!n, new_fd);close(new_fd);waitpid(-1,NULL,WNOHANG); /*等待子进程结束,清除子进程所占用资源*/printf(释放%u资源!n, pid); return 0;2.1.2 客户端程序例子/* * gcc -o samp_client samp_client.c -lsocket -lnsl */#include #include #include #include #include #include #include #include #define PORT 3490#define MAXDATASIZE 100 /*每次最大数据传输量*/int main(int argc, char *argv) int sockfd,numbytes; char bufMAXDATASIZE; struct hostent *he; struct sockaddr_in clnt_addr;int stat = 0; if (argc != 2) fprintf(stderr,usage: client hostnamen); exit(1); he = gethostbyname(argv1); if ( (he = NULL ) perror(gethostbyname); exit(1); /*建立网际字节流套接字*/sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if ( sockfd = -1 ) perror(socketn); exit(1); /*设置socket相关信息*/ clnt_addr.sin_family = AF_INET; clnt_addr.sin_port = htons(PORT); clnt_addr.sin_addr = *(struct in_addr *)he-h_addr); bzero(&(clnt_addr.sin_zero),8); /*建立连接*/stat = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&clnt_addr, sizeof(struct sockaddr); if (-1 = stat) perror(connect); exit(1); /*接收消息*/numbytes = recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0); if ( numbytes = -1 ) perror(recv); exit(1); bufnumbytes = 0; printf(Received: %sn,buf); close(sockfd); return 0;2.1.3 练习题1. 编写时间服务器程序(sample_tm_server)(提供的时间格式：”YYYY/MM/DD HH:MM:SS”，例如：2009/04/09 04:58:05)。目的：a) 熟悉C/S架构；b) 能够使用time系列库函数，完成指定格式的日志输出；2. 鹦鹉学舌(multi_parrot)：比喻人家怎么说，他也跟着怎么说。这是一个多么有趣的事情啊，我们可不可以完成这样一对“冤家”(parrotc.c和parrots.c)呢，如图1所示，在PC向服务器发送一条Msg后，服务器会给PC返回一条相同的Msg。要求：a) 监听端口的灵活性：服务端监听的端口通过入口参数传入；b) 用户输入的友好性：用户可以通过客户端输入Msg；c) 程序良好的容错性：用户可以根据不同的错误码或错误信息定位错误点；d) 程序退出的优雅性：程序可以优雅的退出；图1：鹦鹉学舌图3. 在“鹦鹉学舌”的基础上，试编写一个“智能机器人”(sample_robot)：它能够根据不同的“问”，给出对应的“答”（比如：客户端发送“你好”，此机器人会返回“你好”；“Nice to meet you” -“Nice to meet you too.”等等）。4. 测试程序需要自己编写完成；5. 编写一个简单的信息服务器(sample_info_server)，它能够存储客户端发来的用户信息；用户信息至少包括(身份证号码，姓名，年龄，学历，工作年限，工资，手机号码，公司名称，公司地址等)。6. 功能：具有增，删，改，查找即可，其余不限；7. 测试程序需要自己编写完成；8. 想做一个hacker吗？试着编写一个程序(samp_hacker.c)，能够查看其它机器指定目录下的文件名字。图2：samp_hacker客户端测试程序需要自己完成；2.2 进阶篇1. 如果sample_robot程序(包括客户端和服务端)，在以下步骤中使用命令：netstat -na |grep serv-port（服务端监听端口），看看会有什么不同，尝试查找资料理解并相互讲解。a) 在服务端启动后；b) 在客户端成功登陆后；c) 在对话过程中；d) 在客户端主动断连后；e) 在服务端主动断连后；f) 在e步骤之后，停掉客户端之后；2. “休眠服务器(Dorm_Serv)”(dormancy_serv.c)，创建一个“休眠”服务器，使他具有以下功能：a) 用户能够通过网络向Dorm_Serv发出一个休眠指令；b) Dorm_Serv在接收到指令后，能够进入休眠状态；c) Dorm_Serv休眠用户指定的时间后，会向用户发出一个醒来的提示信息；客户端测试程序需要自己完成；3. 根据samp_hacker程序，尝试编写一个”远程控制(Rmte_Cntl)”程序(remote_control.c)，其功能如下：a) 能够根据用户从网络发来的指令commands进行相应的操作；b) 能够将指令执行后的结果从网络返回给用户；客户端测试程序需要自己完成；4. “半双工聊天器(HDCQ)”(half_duplex_chat.c)。创建一个简单的半双工聊天程序。“半双工”的意思是指当创建一个连接，服务启动时，只有一个人可以打字，另一个人只有在等到消息通知它输入消息时，才能打字，一旦消息发出去后，需要等到回复才能发送下一条消息，一个人是服务端，一个人是客户端（有点类似于对讲机）。5. 学习“IO的阻塞和非阻塞”相关知识，采用非阻塞IO技术修改HDCQ程序。 6. 学习“I/O多路复用（select）”，并使用此技术完成一个可以为多个客户提供时间的时间服务器程序(io_multi_tm_server)，约束条件如sample_tm_server；7. 学习”I/O多路复用(poll)”，并使用此技术完成一个服务器，其功能如下：a) 能够接受客户端C1发来的信息，并把此信息转发给C2；b) 同样，也能够把C2发来的信息转发给C1；8. Sleep是系统提供的一个延时、程序暂停若干秒(unix下是秒，windows下是毫秒)的工具函数，尝试编写一个在unix下实现暂停若干微秒的工具函数(micro_sleep)；9. “全双工聊天器(DCQ)”(duplex_chat.c)。根据HDCQ，试设计一个全双工的聊天器，也即：两天人都可以独立的发送和接受消息 (有点类似于QQ，只是局域网内的QQ，或者说是无界面的飞秋) 。需要有设计文档；10. Ok2.3 提高篇此两个题目的目的在于：a) 根据上述学习和练习，提取公用函数；b) 统一日志输出方法；c) 逐步接近网关处理方法；可以用作课下练习使用。1. 完成一个能够同时为多个用户提供信息存储服务的信息服务器(io_multi_info_server)，其功能如下：a) 管理员（admin）可以修改、删除其它用户的所有信息资源；b) 各个用户具有：私有信息，共享信息；c) 各个用户(admin除外)之间的私有信息不可以相互访问；d) 各个用户可以查看其它指定用户的共享信息；e) 信息服务器具备数据恢复功能；测试程序自己完成；2. “名字服务器(NS)”.设计并实现一个名字服务器，这个服务器负责维护一个“主机名-端口号对(IP-PORT)”的数据库，以及一个描述这个服务器提供服务的信息。选择一个或则几个服务器SQ(s)到你的NS上“注册”(注意：这些服务器是NS的客户端)。每一个客户端CQ(s)在启动时，不知道它们要求的服务由那台服务器提供，只有在向NS提出服务描述信息后，NS服务器会给CQ(s)返回一个IP-PORT信息，这时CQ(s)可以向合适的服务器发起连接，并获取需要的服务。其流程如图3所示：(其中：SQ(TQ-Serv/TM-Serv)先到NS上注册服务；CQ通过到NS上查询服务，获知SQ信息；再到SQ上使用服务)图3：名字服务器2.4 附加题1. 在NS中，可以加入对常用服务的缓冲；2. 在NS服务器中，增加日志功能，主要记录：谁注册了，谁使用服务了；3. 设计一下NS服务器周期性的对注册服务的SQ(s)进行探测，如果在探测失败后，从服务列表中剔除；此功能有点像114服务，在我们找不到服务的电话号码时，就拨打114进行查询，然后再享用该服务。需要设计报告；第3章 信号相关3.1 基础篇1. 搜集并整理UNIX系统中的常用信号以及各个信号产生时的默认动作；2. 学习信号相关知识，整理常用的系统函数，并使用sigwait以及其他系统调用实现pause；3. 编写一个函数，在用户输入不同符号，能够验证以下操作(至少包含SIGINT，SIGABRT，SIGFPE，其它信号，自己设计)：a) 忽略信号SIGINT(ctrl-c)；b) 在触发信号SIGABRT(调用abort)时，采用默认的操作；c) 在触发信号SIGFPE(算术错误,如除0操作)时，给用户界面输出一个提示信息；d) 等等；4. ok3.2 进阶篇1. 在“远程控制(Rmte_Cntl)”的基础上增加以下功能：在用户A在客户端键入一个ctrl-c键后，服务端给用户返回一个退出信息，并友好的退出；客户端在获知服务端退出后，也有好的退出；3.3 提高篇第4章 进程相关4.1 基础篇1. 学习fork相关知识，编写一个程序，完成以下功能：a) 创建一个子进程；b) 定义具有不同作用域的变量一些变量；c) 尝试验证如果父进程修改这些变量，子进程是否可见；d) 反过来尝试一下；e) 总结一下，在什么情况下，父子进程才能同时看到该变量的变化；2. 尝试编写程序(fork_sample1.c)，完成以下功能：a) 父进程：将一些信息写到文件fock_father.txt中；b) 父进程写入文件的信息每行行首都是一个特殊的字符(例如：a*，b*)，能够标识这一行信息；c) 子进程1和子进程2的功能是从fock_father.txt中读取信息，并分别写到文件fock_child1.txt和fock_child2.txt中；d) 子进程1，将行首字符为a的信息放入指定文件中；e) 子进程2，将行首字符为b的信息放入指定文件中；4.2 进阶篇1. 在fork_sample1程序的基础上增加以下两个尝试：a) 父子进程能同时完成各自的操作(父进程在不停的写，子进程在不停的读)；b) 在进行多次操作后，尝试比较fock_child1.txt+fock_child2.txt的信息是否就是fock_father.txt中的信息；如果有不同，考虑何以造成信息的不同；4.3 提高篇1. 学习精灵进程或者守护进程相关知识，并尝试编写一个使用此技术的NS服务器；第5章 进程间通讯相关5.1 管道5.1.1 基础篇1. 搜集并整理有关UNIX管道技术的资料，认真理解无名管道和有名管道的优缺点，并掌握各自的使用方法；2. 单机版的鹦鹉学舌(single_parrot.c)。程序至少具备以下功能：a) 进程A负责与用户交互，并将用户输入的信息传递给进程B；b) 进程B负责将进程A传递来的信息输出到用户终端；c) 当进程A 输入信息“quit”后，进程B退出；d) 进程A在进程B退出后，执行释放资源等操作后并退出；e) 采用一种管道机制；5.1.2 进阶篇1. 认真分析附件中的例子：myshell.c2. Ok5.1.3 提高篇5.2 队列5.2.1 基础篇1. 搜集并整理有关UNIX Posix队列和System V队列技术的资料，认真理解并掌握这两种队列技术的使用方法；2. 根据samp_hacker程序，尝试编写一个”远程控制(Rmte_Cntl)”程序(remote_control.c)，其功能如下：a) 能够根据用户从网络