Linux，C，Socket编程原理及简单实例，sanic官方文档解析之蓝图

Socket编程是计算机网络通信中十分重要的一环，指的是通过网络传输实现进程间通信的一种方法。在Linux系统下，开发者可以使用C语言编写Socket程序，通过Socket接口进行网络通信。在此文中，我们将详细介绍Linux C Socket编程的原理及简单实例，并解析sanic官方文档中的蓝图。

一、Socket编程原理

Socket是一种抽象的概念，大多数程序员熟知的是TCP/IP协议族提供的一种基于流的Socket，即TCP Socket。Socket函数库提供了编程接口，使得应用程序可以直接访问传输层协议（如TCP和UDP）来实现网络通信。Socket通过封装了底层的TCP/IP协议，为应用程序提供了一种可靠的网络通信机制。

在Linux系统下，使用Socket编程进行网络通信的步骤如下：

1. 创建Socket对象

在进行Socket编程时，需要先创建Socket对象。Linux系统下，可以使用socket函数创建Socket对象，如下所示：

```c

int socket(int domain, int type, int protocol);

```

其中，domain参数指定协议族，type参数指定Socket类型，protocol参数指定所使用的协议。例如，如果想要创建一个基于TCP协议的Socket对象，则需要使用如下代码：

```c

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

```

2. 绑定Socket对象

创建Socket对象后，需要将Socket对象绑定到一个本地地址和端口上。在Linux系统下，可以使用bind函数进行绑定操作，如下所示：

```c

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

```

其中，sockfd参数指定Socket对象描述符，addr参数指定要绑定的本地地址和端口，addrlen参数指定本地地址结构体长度。

3. 监听连接请求

绑定Socket对象后，需要开始监听连接请求。在Linux系统下，可以使用listen函数进行监听操作，如下所示：

```c

int listen(int sockfd, int backlog);

```

其中，sockfd参数指定Socket对象描述符，backlog参数指定连接队列中最大连接数。

4. 接收连接请求

当有客户端发送连接请求时，需要使用accept函数接收连接请求。accept函数会阻塞主函数，直到有客户端连接成功，如下所示：

```c

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

```

其中，sockfd参数指定Socket对象描述符，addr参数指定客户端地址信息，addrlen参数指定客户端地址结构体长度。

5. 发送、接收数据

当客户端通过Socket连接成功后，就可以使用send和recv函数进行数据的发送和接收，如下所示：

```c

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参数指定Socket对象描述符，buf参数指定缓冲区地址，len参数指定缓冲区大小，flags参数指定操作方式。

二、Socket编程实例

下面我们给出一个简单的Socket编程实例，用于展示Socket编程的基本操作流程。

本例实现一个简单的基于TCP的服务端和客户端通信，主要包括以下步骤：

1. 创建Socket对象；

2. 绑定Socket对象到本地地址和端口；

3. 监听客户端连接请求；

4. 接收客户端连接请求，建立连接；

5. 使用Socket对象进行数据发送和接收；

6. 关闭Socket对象。

服务端代码如下所示：

```c

#include

#include

#include

#include

#include

#define PORT 8080

int main() {

int server_fd, new_socket, valread;

struct sockaddr_in address;

int opt = 1;

int addrlen = sizeof(address);

char buffer[1024] = {0};

char *hello = "Hello from server";

// 创建Socket对象

if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {

perror("socket failed");

return 0;

}

// 绑定Socket对象到本地地址和端口

if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {

perror("setsockopt");

return 0;

}

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");

return 0;

}

// 监听客户端连接请求

if (listen(server_fd, 3) < 0) {

perror("listen");

return 0;

}

// 接收客户端连接请求，建立连接

if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen))<0) {

perror("accept");

return 0;

}

// 使用Socket对象进行数据发送和接收

valread = read(new_socket, buffer, 1024);

printf("%s\n", buffer);

send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);

// 关闭Socket对象

close(new_socket);

close(server_fd);

return 0;

}

```

客户端代码如下所示：

```c

#include

#include

#include

#include

#include

#define PORT 8080

int main() {

int sock = 0, valread;

struct sockaddr_in serv_addr;

char *hello = "Hello from client";

char buffer[1024] = {0};

// 创建Socket对象

if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {

printf("\n Socket creation error \n");

return -1;

}

serv_addr.sin_family = AF_INET;

serv_addr.sin_port = htons(PORT);

// 将IP地址从字符串转换为网络字节序的整数

if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr)<=0) {

printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");

return -1;

}

// 连接服务端

if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {

printf("\nConnection Failed \n");

return -1;

}

// 使用Socket对象进行数据发送和接收

send(sock, hello, strlen(hello), 0);

printf("Hello message sent\n");

valread = read(sock, buffer, 1024);

printf("%s\n", buffer);

// 关闭Socket对象

close(sock);

return 0;

}

```

三、sanic官方文档解析之蓝图

sanic是一个基于异步Python 3.5+和uvloop的Web框架，类似于Flask，但使用异步编程模型。在sanic中，蓝图是一种组织应用程序的方式，用于将相似的URI分组在一起并使用相同的代码处理它们。以下是sanic官方文档中蓝图的解析：

1. 导入蓝图

在使用蓝图之前，需要先从sanic框架中导入蓝图模块，如下所示：

``` python

from sanic import Blueprint

```

2. 创建蓝图对象

创建蓝图对象时，可以指定蓝图的名称和URL前缀。如下所示：

``` python

bp = Blueprint('my_blueprint', url_prefix='/my_url_prefix')

```

3. 定义请求处理函数

在蓝图对象中，可以使用装饰器定义请求处理函数，如下所示：

``` python

from sanic.response import json

@bp.route('/my_route')

async def my_route(request):

return json({'hello': 'world'})

```

上述代码创建了一个路由，对来自/my_url_prefix/my_route的GET请求返回{'hello': 'world'} JSON响应。

4. 将蓝图注册到应用程序中

将蓝图对象注册到应用程序中，即可开始处理来自蓝图对象注册路径的请求，如下所示：

``` python

from sanic import Sanic

from my_blueprint import bp

app = Sanic(__name__)

app.blueprint(bp)

```

上述代码将my_blueprint对象注册到应用程序中，并将根路由设置为/my_url_prefix。现在，可以开始使用蓝图来组织应用程序代码。

在使用蓝图时，需要注意以下几点：

1. 蓝图对象中使用的装饰器将只对蓝图对象上的路由起作用，而不是全局。

2. 可以在蓝图对象上使用多个装饰器。

3. 在使用蓝图时，需要注意避免使用重复的路由名称和URL前缀，以确保路由名称和URL前缀的唯一性。

总之，在sanic框架中，使用蓝图可以有效地组织应用程序代码，使得代码更加模块化、可读性更强。同时，使用异步编程模型，可以提高应用程序的性能和并发处理能力。

综上，本文详细介绍了Linux C Socket编程的原理及简单实例，并解析了sanic官方文档中蓝图的使用。希望读者可以通过本文了解Socket编程和蓝图的使用，从而更好地进行网络编程和Web框架开发。