16.socket文件传输功能的实现

这节我们来完成 socket 文件传输程序，这是一个非常实用的例子。要实现的功能为：client 从 server 下载一个文件并保存到本地。

编写这个程序需要注意两个问题：

1. 文件大小不确定，有可能比缓冲区大很多，调用一次 write()/send() 函数不能完成文件内容的发送。接收数据时也会遇到同样的情况。

要解决这个问题，可以使用 while 循环，例如：

  1. //Server 代码
  2. int nCount; 
  3. while( (nCount = fread(buffer, 1, BUF_SIZE, fp)) > 0 ){
  4.     send(sock, buffer, nCount, 0);
  5. }
  6. //Client 代码
  7. int nCount;
  8. while( (nCount = recv(clntSock, buffer, BUF_SIZE, 0)) > 0 ){
  9.     fwrite(buffer, nCount, 1, fp);
  10. }

对于 Server 端的代码，当读取到文件末尾，fread() 会返回 0，结束循环。

对于 Client 端代码，有一个关键的问题，就是文件传输完毕后让 recv() 返回 0，结束 while 循环。

注意：读取完缓冲区中的数据 recv() 并不会返回 0，而是被阻塞，直到缓冲区中再次有数据。

2. Client 端如何判断文件接收完毕，也就是上面提到的问题——何时结束 while 循环。

最简单的结束 while 循环的方法当然是文件接收完毕后让 recv() 函数返回 0，那么，如何让 recv() 返回 0 呢？recv() 返回 0 的唯一时机就是收到FIN包时。

FIN 包表示数据传输完毕，计算机收到 FIN 包后就知道对方不会再向自己传输数据，当调用 read()/recv() 函数时，如果缓冲区中没有数据，就会返回 0，表示读到了”socket文件的末尾“。

这里我们调用 shutdown() 来发送FIN包：server 端直接调用 close()/closesocket() 会使输出缓冲区中的数据失效，文件内容很有可能没有传输完毕连接就断开了，而调用 shutdown() 会等待输出缓冲区中的数据传输完毕。

本节以Windows为例演示文件传输功能，Linux与此类似，不再赘述。请看下面完整的代码。

服务器端 server.cpp：

//
//  main.c
//  Socket Server
//
//  Created by LiYang on 2017/6/4.
//  Copyright © 2017年 LiYang. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#define SERVER_PORT 17899
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    // 声明并初始化一个服务器端的socket地址结构
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    
    // 创建socket，若成功，返回socket描述符
    int server_socket_fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(server_socket_fd < 0){
        perror("Create Socket Failed:");
        exit(1);
    }
    int opt = 1;
    setsockopt(server_socket_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    
    // 绑定socket和socket地址结构
    if(-1 == (bind(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)))){
        perror("Server Bind Failed:");
        exit(1);
    }
    // socket监听
    if(-1 == (listen(server_socket_fd, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE))){
        perror("Server Listen Failed:");
        exit(1);
    }
    
    while(1){
        // 定义客户端的socket地址结构
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr);
        // 接受连接请求，返回一个新的socket(描述符)，这个新socket用于同连接的客户端通信
        // accept函数会把连接到的客户端信息写到client_addr中
        int new_server_socket_fd = accept(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length);
        if(new_server_socket_fd < 0){
            perror("Server Accept Failed:");
            break;
        }
        // recv函数接收数据到缓冲区buffer中
        char buffer[BUFFER_SIZE];
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
        if(recv(new_server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0){
            perror("Server Recieve Data Failed:");
            break;
        }
        // 然后从buffer(缓冲区)拷贝到file_name中
        char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
        bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
        strncpy(file_name, buffer, strlen(buffer)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer));
        printf("%s\n", file_name);
        
        // 打开文件并读取文件数据
        FILE *fp = fopen(file_name, "r");
        if(NULL == fp){
            printf("File:%s Not Found\n", file_name);
        }else{
            bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
            int length = 0;
            int allCount = 0;
            // 每读取一段数据，便将其发送给客户端，循环直到文件读完为止
            while((length = (int)fread(buffer, sizeof(char), BUFFER_SIZE, fp)) > 0){
                if(send(new_server_socket_fd, buffer, length, 0) < 0){
                    printf("Send File:%s Failed./n", file_name);
                    break;
                }
                allCount++;
                bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
            }
            // 关闭文件
            fclose(fp);
            printf("File:%s Transfer Successful! 共%dK\n", file_name,allCount);
        }
        // 关闭与客户端的连接
        close(new_server_socket_fd);
    }
    // 关闭监听用的socket
    close(server_socket_fd);
    r eturn 0;
    
    
    return 0;
}

客户端代码：

//
//  main.c
//  Socket Client
//
//  Created by LiYang on 2017/6/4.
//  Copyright © 2017年 LiYang. All rights reserved.
//


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

#define SERVER_PORT 17899
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512

int main(int argc, char **argv)
{
    
    // 声明并初始化一个客户端的socket地址结构
    struct sockaddr_in client_addr;
    bzero(&client_addr, sizeof(client_addr));
    client_addr.sin_family = AF_INET;
    client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
    client_addr.sin_port = htons(0);
    
    // 创建socket，若成功，返回socket描述符
    int client_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(client_socket_fd < 0){
        perror("Create Socket Failed:");
        exit(1);
    }
    // 绑定客户端的socket和客户端的socket地址结构 非必需
    if(-1 == (bind(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)))){
        perror("Client Bind Failed:");
        exit(1);
    }
    // 声明一个服务器端的socket地址结构，并用服务器那边的IP地址及端口对其进行初始化，用于后面的连接
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr) == 0){
        perror("Server IP Address Error:");
        exit(1);
    }
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr);
    
    // 向服务器发起连接，连接成功后client_socket_fd代表了客户端和服务器的一个socket连接
    if(connect(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0){
        perror("Can Not Connect To Server IP:");
        exit(0);
    }
    
    // 输入文件名 并放到缓冲区buffer中等待发送
    char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE];
    char file_save_name[FILE_NAME_MAX_SIZE];
    bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
    printf("Please Input File Name On Server:\t");
     gets( file_name);
    printf("Please Input File Name to save On Client:\t");
     gets(file_save_name);
    
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
    strncpy(buffer, file_name, strlen(file_name)>BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name));
    
    // 向服务器发送buffer中的数据
    if(send(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0){
        perror("Send File Name Failed:");
        exit(1);
    }
    
    // 打开文件，准备写入
    FILE *fp = fopen(file_save_name, "w");
    if(NULL == fp){
        printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_save_name);
        exit(1);
    }
    
    // 从服务器接收数据到buffer中
    // 每接收一段数据，便将其写入文件中，循环直到文件接收完并写完为止
    bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
    int length = 0;
    int allCount =0;
    while((length = (int)recv(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) > 0){
        if(fwrite(buffer, sizeof(char), length, fp) < length){
            printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name);
            break;
        }
        allCount+=length;
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
    }
    
    // 接收成功后，关闭文件，关闭socket
    printf("Receive File:\t%s From Server IP Successful! 共%dK\n", file_save_name,allCount);
    fclose(fp);
    close(client_socket_fd);
    return 0;
    
}

在D盘中准备好send.avi文件，先运行 server，再运行 client：
Input filename to save: D:\recv.avi↙
//稍等片刻后
File transfer success!

打开D盘就可以看到 recv.avi，大小和 send.avi 相同，可以正常播放。

注意 server.cpp 第42行代码，recv() 并没有接收到 client 端的数据，当 client 端调用 closesocket() 后，server 端会收到FIN包，recv() 就会返回，后面的代码继续执行。