网络通讯中 bind函数的作用

Posted 2020-11-21 6-6-8-8

面向连接的网络应用程序分为客户端和服务器端。服务器端的执行流程一般为4步，客户端程序相对简单，一般需要两个步骤。

服务器端执行流程4步如下：

（1）调用socket函数，建立一个套接字，该套接字用于接下来的网络通信。

（2）调用bind函数，将该套接字绑定到一个地址，并制定一个端口号，

（3）调用listen函数，使用该套接字监听连接请求

（4）当请求来到时，调用accept函数复制该套接字处理请求

客户端执行流程2步如下：

（1）调用socket函数，创建一个套接字

（2）调用connect函数使用该套接字与服务器进行连接

服务器端和客户端程序的显著区别在于客户端程序不需要调用bind函数，bind函数的作用是将套接字绑定一个IP地址和端口号，因为这两个元素可以在网络环境中唯一地址表示一个进程。如果套接字没有使用bind函数绑定地址和端口，那么调用listen函数和connect函数的时候内核会自动为套接字绑定。由此可知，如果没有使用bind函数，调用listen函数和connect函数的时候内核会自动为套接字绑定。看起来好像bind函数是多余的，但事实并不是这样。

我们先来看看listen函数和connect是怎么绑定套接字的，connect函数绑定套接字的时候使用的是一个设置好的地址结构（sockaddr_in）作为参数，结构中指定了服务器的地址和需要通信的端口号。但是listen函数没有这个参数，多以listen函数不能够使用设置好的地址结构，只能由系统设置IP地址和端口号。也就是说在服务器端，如果不使用bind函数的话，创建套接字时使用的是当前系统中空闲端口的套接字。

这样的话，服务器端的程序不关心客户端的IP地址，也就说是对应的端口号是内核临时指派的一个端口，是随机的，每次执行服务器程序的时候，使用的都是不同的端口。但是在客户端是需要指定通信的服务器的端口的，如果不使用bind函数，每次的端口是随机的话，那么每次重启服务程序之后都要对客户端的程序进行调整，这样做不仅不合理，而且工作量很大，因此在服务器端bind函数作用非常重要。

下面是一个使用bind函数的服务器端程序，可以作为参考理解。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#define MAX_LINE 100

int main(void)
{
       struct sockaddr_in sin;
       struct sockaddr_in cin;
       int l_fd;
       int c_fd;
       socklen_t len;
       char buf[MAX_LINE];
       char addr_p[INET_ADDRSTRLEN];
       int port = 8000;
       int n;
       bzero(&sin, sizeof(sin));
       sin.sin_family = AF_INET;
       sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
       sin.sin_port = htons(port);
       /*创立套接字，使用TCP协议*/
       if((l_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
       {
              perror("fail to creat socket");
              exit(1);
       }
       /*将地址和套节字绑定*/
       if(bind(l_fd, (struct sockaddr *) &sin, sizeof(sin)) == -1)
       {
              perror("fail to bind");
              exit(1);
       }
       /*开始监听连接请求*/
       if(listen(l_fd, 10) == -1)
       {
              perror("fail to listren");
              exit(1);
       }
       printf("waiting...
");
       while(1)
       {
              /*接受连接请求，从此函数中返回后就可以开始通信了*/
              if((c_fd = accept(l_fd, (struct sockaddr *) &cin, &len)) == -1)
              {
                     perror("fail to accept");
                     exit(1);
              }
              /*调用recv函数读取客户端传来的信息，不设置任何特殊的标志*/
              n = recv(c_fd, buf, MAX_LINE, 0);
             if(n = -1)
              {
                     perror("fail to receive");
                     exit(1);
              }
              else if(n == 0)
              {
                     printf("the connect has been closed
 ");
                     close(c_fd);
                     continue;
              }
              /*将客户端地址转换为字符串*/
              inet_ntop(AF_INET, &cin.sin_addr, addr_p, sizeof(addr_p));
              printf("client IP is %s, port is %s 
", addr_p, ntohs(cin.sin_port));
              printf("connect is : %s
", buf);
              n = strlen(buf);
              sprintf(buf, "%d", n);
              /*使用send函数将转换后的字符串发送给客户端，不设置任何特殊的标志*/
              n = send(c_fd, buf, strlen(buf) + 1, 0);
              if(n == -1)
              {
                     perror("fail to send");
                     exit(1);
              }
              if(cloes(c_fd) == -1)
              {
                     perror("fail to close");
                     exit(1);
              }
       }
       return 0;
}