C言語でTCP通信をする
C言語でTCP通信をするにはシステムコールを使用します。主に、listen, connect, accept, send, recv, close関数を使用します。send, recvの代わりにwrite, readを使用してソケットからデータを呼んでもよいです。
また、TCPはコネクション指向性通信のため、最初に接続を確立し、通信が終わったら、ソケットを閉じる必要があります。下図が通信の流れです。
サーバープログラム
gcc -o server server.c
./server
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#define PORT 8000
int main() {
int sockfd, new_sockfd;
socklen_t clilen;
char buffer[256];
struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
int n;
// ソケットを作成する
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("ERROR opening socket");
exit(1);
}
// ソケットにアドレスを割り当てる
memset((char *)&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(PORT);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
perror("ERROR on binding");
exit(1);
}
// クライアントからの接続を待つ
listen(sockfd, 5);
clilen = sizeof(cli_addr);
new_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen);
if (new_sockfd < 0) {
perror("ERROR on accept");
exit(1);
}
// データを受信する
memset(buffer, 0, 256);
n = recv(new_sockfd, buffer, 255, 0);
if (n < 0) {
perror("ERROR reading from socket");
exit(1);
}
printf("Message from client: %s\n", buffer);
// データを送信する
n = send(new_sockfd, "I got your message", 18, 0);
if (n < 0) {
perror("ERROR writing to socket");
exit(1);
}
close(new_sockfd);
close(sockfd);
return 0;
}
クライアントプログラム
gcc -o client client.c
./client localhost "Hello, world!"
#include <netdb.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#define PORT 8000
int main(int argc, char *argv[]) {
int sockfd, n;
struct sockaddr_in serv_addr;
struct hostent *server;
char buffer[256];
if (argc < 3) {
fprintf(stderr, "usage %s hostname message\n", argv[0]);
exit(0);
}
// ソケットを作成する
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("ERROR opening socket");
exit(1);
}
// サーバーのホスト名を取得する
server = gethostbyname(argv[1]);
if (server == NULL) {
fprintf(stderr, "ERROR, no such host\n");
exit(0);
}
// 接続先アドレスを設定する
memset((char *)&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
memcpy((char *)&serv_addr.sin_addr.s_addr, (char *)server->h_addr,
server->h_length);
serv_addr.sin_port = htons(PORT);
// サーバーに接続する
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
perror("ERROR connecting");
exit(1);
}
// データを送信する
memset(buffer, 0, 256);
strcpy(buffer, argv[2]);
n = send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);
if (n < 0) {
perror("ERROR writing to socket");
exit(1);
}
// データを受信する
memset(buffer, 0, 256);
n = recv(sockfd, buffer, 255, 0);
if (n < 0) {
perror("ERROR reading from socket");
exit(1);
}
printf("Message from server: %s\n", buffer);
close(sockfd);
return 0;
}
各関数の説明
参考：
socket
ソケットを作成します。
TCPの場合は、domain=AF_INET、type=SOCK_STREAM、protocol=0を指定します。
UDPの場合は、domain=AF_INET、type=SOCK_DGRAM、protocol=0を指定します。
int socket(int domain, int type, int protocol);
bind
ソケットにアドレスを割り当てます。
addrは、ソケットアドレス構造体のポインタです。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen
ソケットを接続待ち状態にします。
backlogは、接続待ちの最大数です。
int listen(int sockfd, int backlog);
accept
接続待ち状態のソケットから接続を受け付けます。
addrは、接続元のソケットアドレス構造体が書き込まれるポインタです。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
connect
ソケットに接続します。
addrは、接続先のソケットアドレス構造体のポインタです。クライアントプログラムでは、サーバーのアドレスを指定します。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
send
ソケットにデータを送信します。
bufに送信したいデータを格納して、lenにデータの長さを指定します。この関数を呼べば、bufのデータがソケットに書き込まれます。
flagsは、送信オプションを指定します。0を指定すると、通常の送信になります。
注意：sendをloopで回して、負荷をかけすぎると、送信失敗が起きますので、注意が必要です。参考
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
recv
ソケットからデータを受信します。
bufに受信したデータが格納されます。lenには、bufの長さを指定します。flagsは、受信オプションを指定します。0を指定すると、通常の受信になります。
ただし、文字列を受信したいとき、recvはbufの最後に\0を入れてくれないので、事前にbufを初期化しておくか、buf[len-1] = '\0';を行う必要があります。
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
gethostbyname
ホスト名からホスト情報を取得します。
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
htons
ホストバイトオーダーからネットワークバイトオーダーに変換します。
バイトオーダーは環境によって異なります。例えば、Intel x86 CPUはリトルエンディアンです。
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
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