2. TCP客户端连接

任务说明

本案例要求编写一个TCP客户端程序，实现以下功能：主动连接指定的服务器地址和端口，连接建立后向服务器发送一段数据，并接收服务器返回的数据，最后关闭连接。通过本案例掌握Linux下socket编程中connect()、send()和recv()三个核心函数的使用方法。

实现方案

客户端程序采用以下流程：创建socket → 设置服务器地址结构 → 调用connect()建立连接 → 调用send()发送数据 → 调用recv()接收服务器响应 → 关闭socket。程序支持通过命令行参数指定服务器IP和端口，默认连接本机8888端口。为保证可复现性，代码中内置了默认的测试服务器地址（127.0.0.1:8888），并允许用户覆盖。

完整代码

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

#define BUFFER_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]) {
    const char *server_ip = "127.0.0.1";
    int server_port = 8888;
    
    // 解析命令行参数：./tcp_client [server_ip] [server_port]
    if (argc > 1) server_ip = argv[1];
    if (argc > 2) server_port = atoi(argv[2]);
    
    // 1. 创建socket
    int client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (client_fd < 0) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 2. 配置服务器地址
    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(server_port);
    if (inet_pton(AF_INET, server_ip, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 3. 连接服务器
    if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("connect");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("已连接到 %s:%d\n", server_ip, server_port);
    
    // 4. 发送数据
    const char *message = "Hello, TCP Server!";
    ssize_t send_len = send(client_fd, message, strlen(message), 0);
    if (send_len < 0) {
        perror("send");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("已发送 %zd 字节: %s\n", send_len, message);
    
    // 5. 接收服务器响应
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    ssize_t recv_len = recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
    if (recv_len < 0) {
        perror("recv");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (recv_len == 0) {
        printf("服务器已关闭连接\n");
    } else {
        buffer[recv_len] = '\0';
        printf("收到 %zd 字节: %s\n", recv_len, buffer);
    }
    
    // 6. 关闭连接
    close(client_fd);
    printf("连接已关闭\n");
    return 0;
}

编译与运行

将上述代码保存为tcp_client.c，使用gcc编译：

gcc -o tcp_client tcp_client.c

运行客户端前需要有一个TCP服务器在监听。可以使用Linux自带的nc命令快速启动一个测试服务器：

# 终端1：启动监听服务器
nc -l 8888

# 终端2：运行客户端（默认连接127.0.0.1:8888）
./tcp_client

也可以指定其他服务器地址和端口：

./tcp_client 192.168.1.100 9000

验证方法与判定标准

1. 连接成功验证：客户端输出已连接到 127.0.0.1:8888，同时nc终端显示有连接接入。

2. 数据发送验证：客户端输出已发送 18 字节: Hello, TCP Server!，nc终端应显示收到的原始字符串Hello, TCP Server!。

3. 数据接收验证：在nc终端输入任意回复内容（如Hello, Client!）并回车，客户端应输出收到 N 字节: Hello, Client!。

4. 关闭验证：客户端输出连接已关闭，nc终端显示连接断开。

5. 异常路径验证：在不启动服务器的情况下运行客户端，应输出connect: Connection refused错误信息并退出。

关键函数说明

connect()用于将socket与服务器地址绑定并建立TCP连接，阻塞直到握手完成或超时失败。send()在已连接的socket上发送数据，返回实际发送的字节数。recv()接收对端数据，返回接收字节数，返回0表示对端已关闭连接。三个函数失败时均返回-1，需检查errno获取具体错误原因。本案例代码中已包含完整的错误处理路径，确保每个系统调用失败时都能输出明确提示并安全退出。