首页 > 代码库 > 快速学习C语言三: 开发环境, VIM配置, TCP基础，Linux开发基础，Socket开发基础
快速学习C语言三: 开发环境, VIM配置, TCP基础，Linux开发基础，Socket开发基础
上次学了一些C开发相关的工具，这次再配置一下VIM，让开发过程更爽一些。 另外再学一些linux下网络开发的基础，好多人学C也是为了做网络开发。
开发环境
首先得有个Linux环境，有时候家里机器是Windows，装虚拟机也麻烦，所以还不如30块钱 买个腾讯云，用putty远程练上去写代码呢。
我一直都是putty+VIM在Linux下开发代码，好几年了，只要把putty和VIM配置好，其实 开发效率挺高的。
买好腾讯云后，装个Centos，会分配个外网IP，然后买个域名，在DNSPod解析过去，就 可以用putty远程登录了，putty一般做如下设置。
- window\appearance\font setting:consolas 12pt ， 设置字体
- window\translate\charset:utf-8 , 设置字符集
- window\selection\action of mouse buttons:windows .. , 设置可以用鼠标选择文字
- window\line of scoreback:20000 ，设置可滚屏的长度
- connection\auto-login username:root, 设置自动登录的用户名
- connection\seconds of keepalive:10, 设置心跳，防止自动断开
设置完成后把这个会话起个名字，比如叫qcloud，下次用的时候先加载，然后open 就可以了, 所有设置会保存起来。这样配置后putty已经很好用了，但我们还可以搞成 自动登录，不需要每次都输入密码。
- 在Linux下ssh-keygen -t rsa 生成密钥对
- 把私钥id_isa下载到用scp下载到windows并用puttygen加载并重新保存私钥。
- 在windows下新建快捷方式输入D:\soft\putty.exe -i D:\ssh\wawa.ppk -load "qcloud" 其中-i 指定私钥位置，-load指定会话名称，
下次双击快捷方式就登录上去了，而且上面的设置都会生效。对了，putty和puttygen 要在官方下载哦。
VIM配置
首先安装最新的VIM.
wget ftp://ftp.vim.org/pub/vim/unix/vim-7.4.tar.bz2./configure --prefix=/usr/local/vim --enable-multibyte --enable-pythoninterp=yesmakemake install
修改下~/.bashrc, 加入如下两句，可以让vim和vi指定成刚安装的版本
alias vim=‘/usr/local/vim/bin/vim‘alias vi=‘vim‘
简单配置下VIM，就可以开工了, 打开~/.vimrc，添加如下:
" 基本设置set nocpset ts=4set sw=4set smarttabset etset ambiwidth=doubleset nu" 编码设置 set encoding=UTF-8set langmenu=zh_CN.UTF-8language message zh_CN.UTF-8set fileencodings=ucs-bom,utf-8,cp936,gb18030,big5,euc-jp,euc-kr,latin1set fileencoding=utf-8
基本每一个VIM最少要配置成这样，包括生产环境，前半拉主要是设置缩进成4个空格， 后半拉是设置编码，以便打开文件时不会乱码。
如果想开发时更爽一些，就得装插件了，现在装插件也很简单，先装插件管理工具 pathogen.vim, 如下
mkdir -p ~/.vim/autoload ~/.vim/bundle && curl -LSso ~/.vim/autoload/pathogen.vim https://tpo.pe/pathogen.vim
然后安装一个文件模版插件，一个代码片段插件，一个智能体似乎插件就可以了，傻瓜式 的，如下
# 安装vim-templatecd ~/.vim/bundlegit clone git://github.com/aperezdc/vim-template.git# 安装snipmategit clone git://github.com/msanders/snipmate.vim.gitcd snipmate.vimcp -R * ~/.vim# 安装clang_completeyum install clanggit clone https://github.com/Rip-Rip/clang_complete.gitcd clang_complete/make install
再在~/.vimrc里加入如下两句
execute pathogen#infect()syntax onfiletype plugin indent on
别的插件能不装就不装了吧，用的时候再说，现在你打开一个新的.c文件，会自动从模版 里加载一个代码框架进来，然后输入main,for,pr等按tab键就会自动生成代码片段， 然后include头文件后，里面的函数，类型等在输入时按ctrl+n就会自动提示，结构的 成员也可以，已经很爽了。
TCP基础
TCP使用很广泛，先了解一下概念，TCP是面向连接的协议，所以有建立连接和关闭连接 的过程。
建立连接过程需要三步握手，如下：
- A向B发送syn信令
- B向A回复ack，以及发送sync信令
- A向B回复ack
其实网络上发送数据都有可能丢的，所以每个发送给对端的数据，要收到答复才能确认 对方收到了。 比如上面第二步A收到了B返回的ack才能确认连接已经建立成功，自己给B发送数据，B 可以收到，同样第三步B收到A的ack才能确认连接建立成功，自己发给A的数据，A能收到。 所以TCP连接建立不是两步握手，不是四步握手，而是三步握手。
连接建立成功后双方就可以互发psh信令来传输数据了，同样发出去的psh数据，也需要 收到ack才能确认对方收到，否则就得等待超时后重发。
拆除连接需要四步握手, 因为TCP是双工的，所以自己这边关闭连接，有可能对方还会 给自己发数据，还得等对方说自己不会给自己发送数据了。
- A向B发送fin, 表示自己没有数据向B发送了。
- B向A回复ack
- B向A发送过fin, 表示自己没有数据向A发送了。
- A向B回复ack
另外就是在任何时候都可能收到对方发来的rst信令，表示直接复位该连接，也别发数据了 也别等着收数据了，赶紧把资源都回收了吧。
TCP还有滑动窗口的流量控制机制，以及各种超时处理逻辑，有兴趣的话具体细节看 《TCP/IP协议详解》了。
linux下用tcpdump可以抓包学习TCP协议，比如在执行curl -I www.baidu.com时用 tcpdump抓包如下。
# tcpdump -nn -t host www.baidu.comtcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytesIP 10.190.176.177.34840 > 180.97.33.71.80: Flags [S], seq 1772495094, win 14600, options [mss 1460,sackOK,TS val 214360452 ecr 0,nop,wscale 5], length 0IP 180.97.33.71.80 > 10.190.176.177.34840: Flags [S.], seq 946873815, ack 1772495095, win 14600, options [mss 1440,sackOK,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,nop,wscale 7], length 0IP 10.190.176.177.34840 > 180.97.33.71.80: Flags [.], ack 1, win 457, length 0IP 10.190.176.177.34840 > 180.97.33.71.80: Flags [P.], seq 1:168, ack 1, win 457, length 167IP 180.97.33.71.80 > 10.190.176.177.34840: Flags [.], ack 168, win 202, length 0IP 180.97.33.71.80 > 10.190.176.177.34840: Flags [P.], seq 1:705, ack 168, win 202, length 704IP 10.190.176.177.34840 > 180.97.33.71.80: Flags [.], ack 705, win 501, length 0IP 10.190.176.177.34840 > 180.97.33.71.80: Flags [F.], seq 168, ack 705, win 501, length 0IP 180.97.33.71.80 > 10.190.176.177.34840: Flags [.], ack 169, win 202, length 0IP 180.97.33.71.80 > 10.190.176.177.34840: Flags [F.], seq 705, ack 169, win 202, length 0IP 10.190.176.177.34840 > 180.97.33.71.80: Flags [.], ack 706, win 501, length 0
可以看到本机的ip是10.190.176.177，baidu解析出来的ip是180.97.33.71，然后前三个 包就是建立连接的三步握手，最后三个包是关闭连接的四步握手。中括号里的S表示sync, p表示psh，F表示fin，.好像表示ack。
Linux基础
其实Linux下，C的库函数，以及linux API都在libc.so里面，没有分开 的。玩C语言开发，肯定要对C库函数和常用的linux API有所熟悉的，可以先看 如下两个链接快速了解一下，知道系统有哪些能力和轮子。
Standard C 语言标准函数库速查 http://ganquan.info/standard-c/ Linux系统调用列表http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/kernel/syscall/part1/appendix.html
再就是系统调用，Linux API, 系统命令，和内核函数不是一回事，虽然他们有关联。 系统调用是通过软中断向内核提交请求，获取内核服务的接口，Linux Api则定义了一组 函数如read,malloc等，封装了系统调用, 比如malloc函数会调用brk系统调用。 然后有系统命令则更高一级，如ls，hostname,则直接提供了一个可执行程序, 关于他们 的关系可以阅读下面这篇文章：
http://wenku.baidu.com/view/9e33f3e94afe04a1b071de81.html
C语言要想使用别人的东西，首先要包含别人提供的头文件，使用linux api和c库函数 也一样，默认的这些头文件都在/usr/include里，自己安装的一些则一般约定放在 /usr/local/include里。写代码的过程中如果遇到一些类型或函数不知道怎么使用，直接 可以在这里面找到头文件看源码。
Linux下还有好多数据类型是在学普通C语言是没见到过的，比如size_t,ssize_t,unit32_t 啥的, 这些其实都在普通数据类型的别名，一般在/usr/include/asm/types.h里可以看到 他们是怎么被typedef的，使用这些类型主要是为了提高可移植性，同时语义更加明确， 比如size_t在32位机器上定义为uint，64位机器上定义为ulong，使用size_t编写的代码 就可以在32位机器和64位机器上良好运行。 还有size_t的意义更明确，它不是用来表示 普通的无符号数字概念的，而是表示sizeof返回的结果或者说是能访问的体系内存的长度。
然后像uint32_t这种类型是为了编写出更明确的代码，像C语言的类型，int, long等在 不同的机器上都有不同的长度，但uint32_t在啥机器上都是32位长的，有时候需求就是 这样，就需要用这种数据类型了。
还有就是Linux系统函数调用失败，大多数时候都会erron赋一个整数值，这个整数值可以 表示不同的错误原因，可以在终端下运行man errno来查看详细，另外好多系统函数都可以 用man来查看帮助的，有的里面还有使用示例的，是学习linux编程的很好的工具。
还有一些系统函数设计的挺好，我总结了一些惯用法吧算是，自己设计函数也可以学习
第一个是通过指针参数来获取数据，因为好多函数的返回值是int类型，表示函数调用 是否成功，或错误码，而这个函数本身的任务还要返回一些实质的信息，这时候就可以 通过参数来填充数据，让调用者拿到，比如accept函数的使用 (简化后的伪代码，不能执行):
struct sockaddr_in client;if (accept(listenfd, &client) >= 0) { printf("%s\n", client);}
这样我们调用一次函数，既能知道有没有调用成功，成功的话又能拿到客户端的描述符, 以及对端的网络地址。
第二个是C没有类和对象的概念，但也可以模拟出来类似的概念，比如网络编程，通过 socket函数创建一个描述符，比如说是fd，其实这就相当于一个类的实例，一个对象了， 然后调用read(fd),send(fd),close(fd)等函数来操作它，和面向对象里用fd.read(), fd.send(),fd.close()只是用法不同而已，所以写C是能用得到一些面向对象的思想的。
第三个是在Linux里好多东西可以用描述符来表示，比如文件，硬件端口，网络连接等， 然后可以针对描述符调用read,write等操作，这个是个很好的抽象，可以使用很简单的 几个接口来实现很强大的功能，在写自己的C软件时也可以借鉴这个思路。就是先建立一个 概念，然后写很多的函数来操作这个概念，而不是建立很多的概念，大家记不住的。
第四个是，C其实没有太多的类型检查功能，表示复杂的数据都用struct表示，而不同的 struct是可以强转的，所以可以用带标志的struct来表达类似面向对象多态的概念，如 bind函数需要一个struct sockaddr的参数，但ipv4和ipv6的地址分别用 struct sockaddr_in和struct sockaddr_in6表示，感觉就相当于struct sockaddr的两个 子结构，这样bind函数就使用父结构struct sockaddr来同时支持ipv4和ipv6了。 需要注意子结构和父结构的标志成员要放在最前面，这样子结构转成父结构时，父结构 才能正确的读出标志，从而在具体使用时强转为合适的子结构。
就这样了，Linux编程入门我知道的就这些，更多可看《Unix环境高级编程》
socket基础
先学一些socket客户端编程来熟悉socket编程吧, 要连接到远程主机，首要要 有个远程主机的地址，一个远程主机的地址包含对方的IP和端口，有时候我们 只知道对方的域名，所以首先要解析出IP来，好多书上都是用gethostbyname来解析域名 的，但它过时了，不支持ipv6，而且参数不支持ip格式的字符串，返回的地址必须拷贝 后才能使用，否则同线程再调用一次该函数那地址就变了，总之是一个过时的函数了。
现在比较国际范的函数是getaddrinfo，可以通过man查它的用法，
int getaddrinfo(const char *node, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res);
该函数同时支持 ipv4和v6，然后host支持域名也支持ip格式的字符串，hints用来设置 查询的一些条件，result用来获取查询到的结果，他是一个指向指针的指针类型。
这相当也是一个惯用法了，一个参数用来说明调用需求，一个指针参数来获取返回数据。 像select就是调用需求和返回数据都是一个参数来表示，但像pool就是调用需求和返回 用两个参数了，更明确，前一个是const，后一个是指针。具体使用示例如下：
struct addrinfo* get_addr(const char *host, const char *port){ struct addrinfo hints; // 填充getaddrinfo参数 struct addrinfo *result; // 存放getaddrinfo返回数据 memset(&hints, 0, sizeof(struct addrinfo)); hints.ai_family = AF_UNSPEC; hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; hints.ai_flags = 0; hints.ai_protocol = 0; if(getaddrinfo(host, port, &hints, &result) != 0) { printf("getaddrinfo error"); exit(1); } return result;}
对了，getaddrinfo返回的result指向的内存是系统分配的，用完了要调用 freeaddrinfo去释放内存的。其实getaddrinfo的内部实现挺复杂的，调用了一堆ga开头 的函数，而且struct addrinfo其实也蛮复杂的，里面有好多信息，但用好它是写出 同时支持ipv4,ipv6网络程序的关键。
创建socket, 要熟悉下family,socktype,protocol等概念和取值，查man吧
int create_socket(const struct addrinfo * result) { int fd; if ((fd = socket(result->ai_family, result->ai_socktype, result->ai_protocol)) == -1) { printf("create socket error:%d\n", fd); exit(-1); } printf("cerate socket ok: %d\n", fd); return fd;}
连接目标主机, 这里其实就是要三步握手了，有几个常见的错误，可以通过检测errno来 读取，如ETIMEDOUT表示建立连接超时，就是发出去sync没人搭理，或ECONNREFUSED表示 对方端口没开，发过去的sync直接被对方发了个rst回来，或EHOSTUNREACH表示对方机器 没开或宕机了，因为ICMP包返回错误了。
int connect_host(int fd, const struct addrinfo* addr) { if (connect(fd , addr->ai_addr, addr->ai_addrlen) == -1) { printf("connect error.\n"); exit(-1); } printf("collect ok\n"); return 0;}
我们要做一个HTTP客户端，类似curl，要拼一个HTTP请求发送给远程主机，拼包用 snprintf虽然弱了一点，但也是最容易理解的，先用着。要留意格式化后的字符串大小 别超过缓冲区大小，当然了指定了长度不会溢出，但超过后会截断，如果HTTP请求丢失 了最后的两对\r\n，服务端就不知道客户端发送完数据了, 所以这里边界处理要十分 小心，可能我这里写的还有BUG。
还有就是数据大的话send一次可能发送不完，这里先简单粗暴处理了一下，真实程序的 话要把剩下的半拉重新拷贝个buf发出去的。
int get_send_data(char * buf, size_t buf_size, const char* host) { const char *send_tpl; // 数据模板，%s是host占位符 size_t to_send_size; // 要发送到数据大小 send_tpl = "GET / HTTP/1.1\r\n" "Host: %s\r\n" "Accept: */*\r\n" "\r\n\r\n"; // 格式化后的长度必须小于buf的大小，因为snprintf会在最后填个‘\0‘ if (strlen(host) + strlen(send_tpl) - 2 >= buf_size) { // 2 = strlen("%s") printf("host too long.\n"); exit(-1); } to_send_size = snprintf(buf, buf_size, send_tpl, host); if (to_send_size < 0) { printf("snprintf error:%s.\n", to_send_size); exit(-2); } return to_send_size;}int send_data(int fd, const char *data, size_t size) { size_t sent_size; printf("will send:\n%s", data); sent_size = write(fd, data, size); if (sent_size < 0) { printf("send data error.\n"); exit(-1); }else if(sent_size != size){ printf("not all send.\n"); exit(-2); } printf("send data ok.\n"); return sent_size;}
完了收数据，我们只取HTTP应答第一行就好了，然后关闭连接。协议解析也简单粗暴 找到\r\n就停止，真实程序可能要写个状态机来解析了。
int recv_data(int fd, char* buf, int size) { int i; int recv_size = read(fd, buf, size); if (recv_size < 0) { printf("recv data error:%d\n", (int)recv_size); exit(-1); } if (recv_size == 0) { printf("recv 0 size data.\n"); exit(-2); } // 只取HTTP first line for (i = 0; i < size - 1; i++) { if (buf[i] == ‘\r‘ && buf[i+1] == ‘\n‘) { buf[i] = ‘\0‘; } } printf("recv data:%s\n", buf);}int close_socket(int fd) { if(close(fd) < 0){ printf("close socket errors\n"); exit(-1); } printf("close socket ok\n");}
最后用main函数把他们串起来
int main(int argc, const char *argv[]){ const char* host = argv[1]; // 目标主机 char send_buff[SEND_BUF_SIZE]; // 发送缓冲区 char recv_buf[RECV_BUFF_SIZE]; // 接收缓冲区 size_t to_send_size = 0; // 要发送数据大小 int client_fd; // 客户端socket struct addrinfo *addr; // 存放getaddrinfo返回数据 if (argc != 2) { printf("Usage:%s [host]\n", argv[0]); return 1; } addr = get_addr(host, "80"); client_fd = create_socket(addr); connect_host(client_fd, addr); freeaddrinfo(addr); to_send_size = get_send_data(send_buff, SEND_BUF_SIZE, host); send_data(client_fd, send_buff, to_send_size); recv_data(client_fd, recv_buf, RECV_BUFF_SIZE); close(client_fd); return 0;}
小结
多看，多写，多练，肯定能熟悉C语言的，我现在看好多C的书都能看懂了。