From 21fe034326484e2aef420bd278f7195902ba2eb1 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: riba2534 <riba2534@qq.com>
Date: Tue, 29 Jan 2019 17:52:05 +0800
Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E5=AE=8C=E6=88=90=E4=BA=86=E7=AC=AC=2015=20?=
 =?UTF-8?q?=E7=AB=A0=20=E5=A5=97=E6=8E=A5=E5=AD=97=E5=92=8C=E6=A0=87?=
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---
 README.md           | 180 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 ch15/README.md      | 179 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 ch15/desto.c        |  17 +++++
 ch15/echo_client.c  |  63 ++++++++++++++++
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 8 files changed, 572 insertions(+)
 create mode 100644 ch15/README.md
 create mode 100644 ch15/desto.c
 create mode 100644 ch15/echo_client.c
 create mode 100644 ch15/echo_stdserv.c
 create mode 100644 ch15/stdcpy.c
 create mode 100644 ch15/syscpy.c
 create mode 100644 ch15/todes.c

diff --git a/README.md b/README.md
index 92f4133..6c03727 100644
--- a/README.md
+++ b/README.md
@@ -3846,6 +3846,186 @@ gcc news_sender_brd.c -o sender
 
 ## 第 15 章 套接字和标准I/O
 
+本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到。
+
+### 15.1 标准 I/O 的优点
+
+#### 15.1.1 标准 I/O 函数的两个优点
+
+下面是标准 I/O 函数的两个优点：
+
+- 标准 I/O 函数具有良好的移植性
+- 标准 I/O 函数可以利用缓冲提高性能
+
+创建套接字时，操作系统会准备 I/O 缓冲。此缓冲在执行 TCP 协议时发挥着非常重要的作用。此时若使用标准 I/O 函数，将得到额外的缓冲支持。如下图：
+
+![](https://i.loli.net/2019/01/29/5c500e53ad9aa.png)
+
+假设使用 fputs 函数进行传输字符串 「Hello」时，首先将数据传递到标准 I/O 缓冲，然后将数据移动到套接字输出缓冲，最后将字符串发送到对方主机。
+
+设置缓冲的主要目的是为了提高性能。从以下两点可以说明性能的提高：
+
+- 传输的数据量
+- 数据向输出缓冲移动的次数。
+
+比较 1 个字节的数据发送 10 次的情况和 10 个数据包发送 1 次的情况。发送数据时，数据包中含有头信息。头信与数据大小无关，是按照一定的格式填入的。假设头信息占 40 个字节，需要传输的数据量也存在较大区别：
+
+- 1 个字节 10 次：40*10=400 字节
+- 10个字节 1 次：40*1=40 字节。
+
+#### 15.1.2 标准 I/O 函数和系统函数之间的性能对比
+
+下面是利用系统函数的示例：
+
+- [syscpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/syscpy.c)
+
+下面是使用标准 I/O 函数复制文件
+
+- [stdcpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/stdcpy.c)
+
+对于以上两个代码进行测试，明显基于标准 I/O 函数的代码跑的更快
+
+#### 15.1.3 标准 I/O 函数的几个缺点
+
+标准 I/O 函数存在以下几个缺点：
+
+- 不容易进行双向通信
+- 有时可能频繁调用 fflush 函数
+- 需要以 FILE 结构体指针的形式返回文件描述符。
+
+### 15.2 使用标准 I/O 函数
+
+#### 15.2.1 利用 fdopen 函数转换为 FILE 结构体指针
+
+函数原型如下：
+
+```c
+#include <stdio.h>
+FILE *fdopen(int fildes, const char *mode);
+/*
+成功时返回转换的 FILE 结构体指针，失败时返回 NULL
+fildes ： 需要转换的文件描述符
+mode ： 将要创建的 FILE 结构体指针的模式信息
+*/
+```
+
+以下为示例：
+
+- [desto.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/desto.c)
+
+```c
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+
+int main()
+{
+    FILE *fp;
+    int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
+    if (fd == -1)
+    {
+        fputs("file open error", stdout);
+        return -1;
+    }
+    fd = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
+    fputs("NetWork C programming \n", fp);
+    fclose(fp);
+    return 0;
+}
+```
+
+编译运行：
+
+```
+gcc desto.c -o desto
+./desto
+cat data.dat
+```
+
+运行结果：
+
+![](https://i.loli.net/2019/01/29/5c5018ff07b29.png)
+
+文件描述符转换为 FILE 指针，并可以通过该指针调用标准 I/O 函数。
+
+#### 15.2.2 利用 fileno 函数转换为文件描述符
+
+函数原型如下：
+
+```c
+#include <stdio.h>
+int fileno(FILE *stream);
+/*
+成功时返回文件描述符，失败时返回 -1
+*/
+```
+
+示例：
+
+- [todes.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/todes.c)
+
+```c
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+
+int main()
+{
+    FILE *fp;
+    int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
+    if (fd == -1)
+    {
+        fputs("file open error");
+        return -1;
+    }
+
+    printf("First file descriptor : %d \n", fd);
+    fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
+    fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
+    printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
+    fclose(fp);
+    return 0;
+}
+```
+
+### 15.3 基于套接字的标准 I/O 函数使用
+
+把第四章的回声客户端和回声服务端的内容改为基于标准 I/O 函数的数据交换形式。
+
+代码如下：
+
+- [echo_client.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_client.c)
+- [echo_stdserv.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_stdserv.c)
+
+编译运行：
+
+```shell
+gcc echo_client.c -o eclient
+gcc echo_stdserv.c -o eserver
+```
+
+结果：
+
+![](https://i.loli.net/2019/01/29/5c502001581bc.png)
+
+可以看出，运行结果和第四章相同，这是利用标准 I/O 实现的。
+
+### 15.4 习题
+
+> 以下答案仅代表本人个人观点，可能不是正确答案。
+
+1. **请说明标准 I/O 的 2 个优点。他为何拥有这 2 个优点？**
+
+   答：①具有很高的移植性②有良好的缓冲提高性能。因为这些函数是由 ANSI C 标准定义的。适合所有编程领域。
+
+2. **利用标准 I/O 函数传输数据时，下面的说法是错误的**：
+
+   > 调用 fputs 函数传输数据时，调用后应立即开始发送！
+
+   **为何上述说法是错误的？为达到这种效果应该添加哪些处理过程？**
+
+   答：只是传输到了缓冲中，应该利用 fflush 来刷新缓冲区。
+
+## 第 16 章 关于 I/O 流分离的其他内容
+
 
 
 
diff --git a/ch15/README.md b/ch15/README.md
new file mode 100644
index 0000000..ae8924d
--- /dev/null
+++ b/ch15/README.md
@@ -0,0 +1,179 @@
+## 第 15 章 套接字和标准I/O
+
+本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到。
+
+### 15.1 标准 I/O 的优点
+
+#### 15.1.1 标准 I/O 函数的两个优点
+
+下面是标准 I/O 函数的两个优点：
+
+- 标准 I/O 函数具有良好的移植性
+- 标准 I/O 函数可以利用缓冲提高性能
+
+创建套接字时，操作系统会准备 I/O 缓冲。此缓冲在执行 TCP 协议时发挥着非常重要的作用。此时若使用标准 I/O 函数，将得到额外的缓冲支持。如下图：
+
+![](https://i.loli.net/2019/01/29/5c500e53ad9aa.png)
+
+假设使用 fputs 函数进行传输字符串 「Hello」时，首先将数据传递到标准 I/O 缓冲，然后将数据移动到套接字输出缓冲，最后将字符串发送到对方主机。
+
+设置缓冲的主要目的是为了提高性能。从以下两点可以说明性能的提高：
+
+- 传输的数据量
+- 数据向输出缓冲移动的次数。
+
+比较 1 个字节的数据发送 10 次的情况和 10 个数据包发送 1 次的情况。发送数据时，数据包中含有头信息。头信与数据大小无关，是按照一定的格式填入的。假设头信息占 40 个字节，需要传输的数据量也存在较大区别：
+
+- 1 个字节 10 次：40*10=400 字节
+- 10个字节 1 次：40*1=40 字节。
+
+#### 15.1.2 标准 I/O 函数和系统函数之间的性能对比
+
+下面是利用系统函数的示例：
+
+- [syscpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/syscpy.c)
+
+下面是使用标准 I/O 函数复制文件
+
+- [stdcpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/stdcpy.c)
+
+对于以上两个代码进行测试，明显基于标准 I/O 函数的代码跑的更快
+
+#### 15.1.3 标准 I/O 函数的几个缺点
+
+标准 I/O 函数存在以下几个缺点：
+
+- 不容易进行双向通信
+- 有时可能频繁调用 fflush 函数
+- 需要以 FILE 结构体指针的形式返回文件描述符。
+
+### 15.2 使用标准 I/O 函数
+
+#### 15.2.1 利用 fdopen 函数转换为 FILE 结构体指针
+
+函数原型如下：
+
+```c
+#include <stdio.h>
+FILE *fdopen(int fildes, const char *mode);
+/*
+成功时返回转换的 FILE 结构体指针，失败时返回 NULL
+fildes ： 需要转换的文件描述符
+mode ： 将要创建的 FILE 结构体指针的模式信息
+*/
+```
+
+以下为示例：
+
+- [desto.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/desto.c)
+
+```c
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+
+int main()
+{
+    FILE *fp;
+    int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
+    if (fd == -1)
+    {
+        fputs("file open error", stdout);
+        return -1;
+    }
+    fd = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
+    fputs("NetWork C programming \n", fp);
+    fclose(fp);
+    return 0;
+}
+```
+
+编译运行：
+
+```
+gcc desto.c -o desto
+./desto
+cat data.dat
+```
+
+运行结果：
+
+![](https://i.loli.net/2019/01/29/5c5018ff07b29.png)
+
+文件描述符转换为 FILE 指针，并可以通过该指针调用标准 I/O 函数。
+
+#### 15.2.2 利用 fileno 函数转换为文件描述符
+
+函数原型如下：
+
+```c
+#include <stdio.h>
+int fileno(FILE *stream);
+/*
+成功时返回文件描述符，失败时返回 -1
+*/
+```
+
+示例：
+
+- [todes.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/todes.c)
+
+```c
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+
+int main()
+{
+    FILE *fp;
+    int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
+    if (fd == -1)
+    {
+        fputs("file open error");
+        return -1;
+    }
+
+    printf("First file descriptor : %d \n", fd);
+    fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
+    fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
+    printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
+    fclose(fp);
+    return 0;
+}
+```
+
+### 15.3 基于套接字的标准 I/O 函数使用
+
+把第四章的回声客户端和回声服务端的内容改为基于标准 I/O 函数的数据交换形式。
+
+代码如下：
+
+- [echo_client.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_client.c)
+- [echo_stdserv.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_stdserv.c)
+
+编译运行：
+
+```shell
+gcc echo_client.c -o eclient
+gcc echo_stdserv.c -o eserver
+```
+
+结果：
+
+![](https://i.loli.net/2019/01/29/5c502001581bc.png)
+
+可以看出，运行结果和第四章相同，这是利用标准 I/O 实现的。
+
+### 15.4 习题
+
+> 以下答案仅代表本人个人观点，可能不是正确答案。
+
+1. **请说明标准 I/O 的 2 个优点。他为何拥有这 2 个优点？**
+
+   答：①具有很高的移植性②有良好的缓冲提高性能。因为这些函数是由 ANSI C 标准定义的。适合所有编程领域。
+
+2. **利用标准 I/O 函数传输数据时，下面的说法是错误的**：
+
+   > 调用 fputs 函数传输数据时，调用后应立即开始发送！
+
+   **为何上述说法是错误的？为达到这种效果应该添加哪些处理过程？**
+
+   答：只是传输到了缓冲中，应该利用 fflush 来刷新缓冲区。
diff --git a/ch15/desto.c b/ch15/desto.c
new file mode 100644
index 0000000..7d65163
--- /dev/null
+++ b/ch15/desto.c
@@ -0,0 +1,17 @@
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+
+int main()
+{
+    FILE *fp;
+    int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
+    if (fd == -1)
+    {
+        fputs("file open error", stdout);
+        return -1;
+    }
+    fp = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
+    fputs("NetWork C programming \n", fp);
+    fclose(fp);
+    return 0;
+}
\ No newline at end of file
diff --git a/ch15/echo_client.c b/ch15/echo_client.c
new file mode 100644
index 0000000..ae3b122
--- /dev/null
+++ b/ch15/echo_client.c
@@ -0,0 +1,63 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+#include <arpa/inet.h>
+#include <sys/socket.h>
+
+#define BUF_SIZE 1024
+void error_handling(char *message);
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+    int sock;
+    char message[BUF_SIZE];
+    int str_len;
+    struct sockaddr_in serv_adr;
+    FILE *readfp;
+    FILE *writefp;
+    if (argc != 3)
+    {
+        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
+        exit(1);
+    }
+
+    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
+    if (sock == -1)
+        error_handling("socket() error");
+
+    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
+    serv_adr.sin_family = AF_INET;
+    serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
+    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
+
+    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
+        error_handling("connect() error!");
+    else
+        puts("Connected...........");
+    readfp = fdopen(sock, "r");
+    writefp = fdopen(sock, "w");
+    while (1)
+    {
+        fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
+        fgets(message, BUF_SIZE, stdin);
+
+        if (!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n"))
+            break;
+
+        fputs(message, writefp);
+        fflush(writefp);
+        fgets(message, BUF_SIZE, readfp);
+        printf("Message from server: %s", message);
+    }
+    fclose(writefp);
+    fclose(readfp);
+    return 0;
+}
+
+void error_handling(char *message)
+{
+    fputs(message, stderr);
+    fputc('\n', stderr);
+    exit(1);
+}
\ No newline at end of file
diff --git a/ch15/echo_stdserv.c b/ch15/echo_stdserv.c
new file mode 100644
index 0000000..cdad9d1
--- /dev/null
+++ b/ch15/echo_stdserv.c
@@ -0,0 +1,74 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+#include <arpa/inet.h>
+#include <sys/socket.h>
+
+#define BUF_SIZE 1024
+void error_handling(char *message);
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+    int serv_sock, clnt_sock;
+    char message[BUF_SIZE];
+    int str_len, i;
+
+    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
+    socklen_t clnt_adr_sz;
+    FILE *readfp;
+    FILE *writefp;
+
+    if (argc != 2)
+    {
+        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
+        exit(1);
+    }
+
+    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
+    if (serv_sock == -1)
+        error_handling("socket() error");
+
+    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
+    serv_adr.sin_family = AF_INET;
+    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
+    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
+
+    if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
+        error_handling("bind() error");
+
+    if (listen(serv_sock, 5) == -1)
+        error_handling("listen() error");
+
+    clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr);
+    //调用 5 次 accept 函数，共为 5 个客户端提供服务
+    for (i = 0; i < 5; i++)
+    {
+        clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
+        if (clnt_sock == -1)
+            error_handling("accept() error");
+        else
+            printf("Connect client %d \n", i + 1);
+
+        readfp = fdopen(clnt_sock, "r");
+        writefp = fdopen(clnt_sock, "w");
+        while (!feof(readfp))
+        {
+            fgets(message, BUF_SIZE, readfp);
+            fputs(message, writefp);
+            fflush(writefp);
+        }
+
+        fclose(readfp);
+        fclose(writefp);
+    }
+    close(serv_sock);
+    return 0;
+}
+
+void error_handling(char *message)
+{
+    fputs(message, stderr);
+    fputc('\n', stderr);
+    exit(1);
+}
\ No newline at end of file
diff --git a/ch15/stdcpy.c b/ch15/stdcpy.c
new file mode 100644
index 0000000..c4fbc3f
--- /dev/null
+++ b/ch15/stdcpy.c
@@ -0,0 +1,18 @@
+#include <stdio.h>
+#define BUF_SZIE 3
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+    FILE *fp1;
+    FILE *fp2;
+    char buf[BUF_SZIE];
+
+    fp1 = open("news.txt", "r");
+    fp2 = open("cpy.txt", "w");
+
+    while (fgets(buf, BUF_SZIE, fp1) != NULL)
+        fputs(buf, fp2);
+    fclose(fp1);
+    fclose(fp2);
+    return 0;
+}
diff --git a/ch15/syscpy.c b/ch15/syscpy.c
new file mode 100644
index 0000000..a0900af
--- /dev/null
+++ b/ch15/syscpy.c
@@ -0,0 +1,21 @@
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+#define BUF_SIZE 3
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+    int fd1, fd2;
+    int len;
+    char buf[BUF_SIZE];
+
+    fd1 = open("news.txt", O_RDONLY);
+    fd2 = open("cpy.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
+
+    while ((len = read(fd1, buf, sizeof(buf))) > 0)
+        write(fd2, buf, len);
+
+    close(fd1);
+    close(fd2);
+
+    return 0;
+}
diff --git a/ch15/todes.c b/ch15/todes.c
new file mode 100644
index 0000000..eed90ca
--- /dev/null
+++ b/ch15/todes.c
@@ -0,0 +1,20 @@
+#include <stdio.h>
+#include <fcntl.h>
+
+int main()
+{
+    FILE *fp;
+    int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
+    if (fd == -1)
+    {
+        fputs("file open error");
+        return -1;
+    }
+
+    printf("First file descriptor : %d \n", fd);
+    fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
+    fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
+    printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
+    fclose(fp);
+    return 0;
+}
\ No newline at end of file