IPC通信之Socket

这是 IPC 的终极形态，也是也是目前互联网的基石。

我们将使用 Unix Domain Socket (UDS)，因为它在本地通信中比 TCP/IP 更快、更高效（不需要经过网络协议栈），但编程接口和 TCP 几乎一模一样。

实验设计

Server (one.c):
1. 创建一个 Socket 文件 /tmp/my_socket.sock。
2. 像前台一样坐在那里 accept (等待连接)。
3. 一旦有人连上来，就读取数据并打印。
Client (two.c):
1. 创建一个 Socket。
2. connect 到 /tmp/my_socket.sock。
3. 发送消息，然后断开。

代码

one.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h> // Unix Domain Socket 专用头文件

#define SOCKET_PATH "/tmp/my_socket.sock"

int main() {
    int server_fd, client_fd;
    struct sockaddr_un addr;
    char buffer[1024];

    // 1. 创建 Socket
    // AF_UNIX: 本地通信域
    // SOCK_STREAM: 流式传输 (类似 TCP)
    if ((server_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("socket");
        return 1;
    }

    // 2. 绑定地址 (Bind)
    // 先删除旧的 socket 文件，否则 bind 会失败
    unlink(SOCKET_PATH);

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path)-1);

    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
        perror("bind");
        return 1;
    }

    // 3. 监听 (Listen)
    // 5 表示等待队列长度
    if (listen(server_fd, 5) == -1) {
        perror("listen");
        return 1;
    }

    printf("=== 服务端 ONE (PID: %d) ===\n", getpid());
    printf("正在监听 Socket: %s\n", SOCKET_PATH);

    while(1) {
        printf("等待客户端连接...\n");

        // 4. 接受连接 (Accept)
        // 这里会阻塞，直到有客户端连上来
        // client_fd 是专门用来跟这个客户端聊天的专用电话线
        client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
        if (client_fd == -1) {
            perror("accept");
            continue;
        }

        printf("[ONE] 客户端已连接！准备接收数据...\n");

        // 5. 读取数据
        while(1) {
            int bytes_read = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
            if (bytes_read > 0) {
                buffer[bytes_read] = '\0';
                printf("[ONE] 收到: %s\n", buffer);
            } else if (bytes_read == 0) {
                printf("[ONE] 客户端断开了连接。\n");
                break;
            } else {
                perror("read");
                break;
            }
        }
        
        close(client_fd);
        printf("----------------------------\n");
    }

    close(server_fd);
    unlink(SOCKET_PATH);
    return 0;
}

two.c

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

#define SOCKET_PATH "/tmp/my_socket.sock"

int main(int argc, char *argv[]) {
    int client_fd;
    struct sockaddr_un addr;
    char buffer[1024];

    if (argc < 2) {
        printf("使用方法: %s <消息内容>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    // 1. 创建 Socket
    if ((client_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("socket");
        return 1;
    }

    // 2. 连接服务端 (Connect)
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path)-1);

    printf("=== 客户端 TWO ===\n");
    printf("正在连接 %s ...\n", SOCKET_PATH);

    if (connect(client_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
        perror("connect (可能服务端没开?)");
        return 1;
    }

    printf("连接成功！\n");

    // 3. 发送消息
    strcpy(buffer, argv[1]);
    if (write(client_fd, buffer, strlen(buffer)) == -1) {
        perror("write");
        return 1;
    }

    printf("已发送: \"%s\"\n", buffer);

    // 关闭连接
    close(client_fd);
    return 0;
}

实验步骤

接受修改。

编译：

gcc one.c -o process_one
gcc two.c -o process_two

运行服务端 (one)：
```
./process_one
```
它会显示“正在监听...”，然后阻塞等待。
运行客户端 (two)（在另一个终端）：
```
./process_two "你好 Socket！"
```
你会看到 process_one 收到消息，然后打印“客户端断开了连接”，并继续等待下一个客户端（因为有 while(1) 循环）。

为什么说 Socket 是终极形态？

如果你现在想把 one.c 部署到阿里云服务器，把 two.c 放在你家里的电脑上：

对于 Socket 代码：只需要把 AF_UNIX 改成 AF_INET，把文件路径改成 IP 地址和端口号。核心逻辑（socket, bind, listen, accept, read/write）完全不需要改！
对于共享内存/管道/消息队列：你需要重写整个程序，因为它们都不支持跨网络。

能看到 #define SOCKET_PATH "/tmp/my_socket.sock" 文件里的内容吗？

不能。

这个 .sock 文件和之前的命名管道（FIFO）类似，但更彻底：

它只是一个连接点（Endpoint）。
它没有任何内容。
它的大小永远是 0。

如果你尝试 `cat /tmp/my_socket.sock`

你会得到一个错误：
cat: /tmp/my_socket.sock: No such device or address
或者
cat: /tmp/my_socket.sock: Operation not supported on socket

因为 Socket 本质上不是一个“存储数据的容器”，而是一个“插座”。
你不能问“插座里存了多少电？”，你只能把插头插进去，然后电流（数据）流过它。

怎么看 Socket 的状态？

虽然看不了内容，但你可以看“连接状态”（比如谁连着谁）。
使用 netstat 或 ss 命令：

# 查看所有 Unix Domain Socket 的监听情况
netstat -u -a 
# 或者
ss -x -a | grep my_socket

你会看到类似这样的信息，表明这个插座正在被 process_one 监听。

IPC通信之Socket