간단한 TCP 서버 및 클라이언트 (개선판)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>

#define PORT "43866"    /* 포트 번호 */
#define BACKLOG 10      /* 최대 연결 요청 대기 수 */
#define MAXDATASIZE 100 /* 최대 데이터 전송량 */

/* 시그널 핸들러, 자식 프로세스 종료 처리 */
void sigchld_handler(int s)
{
    /* waitpid()가 errno를 변경할 수 있으므로 저장 후 복원 */
    int saved_errno = errno;

    /* 모든 자식 프로세스 종료 대기 */
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0)
        ;

    /* errno 복원 */
    errno = saved_errno;
}

/* sockaddr 구조체의 IP 주소 가져오기 */
void *get_in_addr(struct sockaddr *sa)
{
    /* 주소 체계 확인 */
    if (sa->sa_family == AF_INET)
    {
        /* IPv4 주소 반환 */
        return &(((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr);
    }
    /* IPv6 주소 반환 */
    return &(((struct sockaddr_in6 *)sa)->sin6_addr);
}

/* sockaddr 구조체의 포트 번호 가져오기 */
int get_in_port(struct sockaddr *sa)
{
    /* 주소 체계 확인 */
    if (sa->sa_family == AF_INET)
    {
        /* IPv4 포트 번호 반환 */
        return (((struct sockaddr_in *)sa)->sin_port);
    }
    /* IPv6 포트 번호 반환 */
    return (((struct sockaddr_in6 *)sa)->sin6_port);
}

/* 메인 함수 */
int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, new_fd;                   /* sockfd: 리스닝 소켓, new_fd: 데이터 전송 소켓 */
    struct addrinfo hints, *servinfo, *p; /* hints: addrinfo 구조체 설정용, servinfo: 주소 정보 저장, p: servinfo 순회용 addrinfo 포인터 */
    struct sockaddr_storage their_addr;   /* 클라이언트 IP 주소 및 포트 번호 정보 저장 */
    socklen_t sin_size;                   /* accept()용 */
    struct sigaction sa;                  /* sigaction()용 */
    int yes = 1;                          /* setsockopt() 함수 설정용 */
    int rv;                               /* getaddrinfo() 함수의 반환값 저장 */
    char s[INET6_ADDRSTRLEN];             /* inet_ntop() 함수가 반환한 주소 정보 문자열 저장 */
    int numbytes_send;                    /* send() 함수의 반환값 저장 */
    int numbytes_recv;                    /* recv() 함수의 반환값 저장 */
    char buf[MAXDATASIZE];                /* 수신 데이터 저장 */

    /* hints 구조체 초기화 */
    memset(&hints, 0, sizeof hints);

    /* hints 구조체 설정 */
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;     /* IPv4 또는 IPv6 미지정 */
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; /* TCP 스트림 소켓 */
    hints.ai_flags = AI_PASSIVE;     /* 로컬 IP 사용 */

    /* 주소 정보 가져오기 */
    if ((rv = getaddrinfo(NULL, PORT, &hints, &servinfo)) != 0)
    {
        /* 오류 메시지 출력 */
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(rv));
        return 1;
    }

    /* servinfo 구조체 링크드 리스트 순회 */
    for (p = servinfo; p != NULL; p = p->ai_next)
    {
        /* 소켓 생성 */
        if ((sockfd = socket(p->ai_family, p->ai_socktype, p->ai_protocol)) == -1)
        {
            /* 오류 메시지 출력 */
            perror("server: socket");
            continue;
        }

        /* 소켓 옵션 설정 */
        // SO_REUSEADDR 옵션은 로컬 주소와 포트 재사용을 허용
        if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1)
        {
            /* 오류 메시지 출력 */
            perror("setsockopt");
            exit(1);
        }

        /* 소켓 바인딩 */
        if (bind(sockfd, p->ai_addr, p->ai_addrlen) == -1)
        {
            /* 서버 연결 실패 */
            close(sockfd);
            perror("server: bind");
            continue;
        }

        break;
    }

    /* 결과 링크드 리스트 해제 */
    freeaddrinfo(servinfo);

    /* 바인딩 성공 여부 확인 */
    if (p == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "server: failed to bind\n");
        exit(1);
    }

    /* 소켓 리스닝 */
    if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }

    /* 시그널 핸들러 설정 */
    sa.sa_handler = sigchld_handler; /* 모든 좀비 프로세스 처리 */
    sigemptyset(&sa.sa_mask);        /* 모든 시그널 마스킹 */
    sa.sa_flags = SA_RESTART;        /* 중단된 시스템 호출 재시작 */
    if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1)
    {
        /* 오류 메시지 출력 */
        perror("sigaction");
        exit(1);
    }

    printf("server: waiting for connections...\n");

    /* accept() 메인 루프 */
    while (1)
    {
        sin_size = sizeof their_addr;
        /* 연결 요청 수락 */
        new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &sin_size);
        if (new_fd == -1)
        { /* 연결 요청 수락 실패 */
            perror("accept");
            continue;
        }

        /* IP 주소를 문자열로 변환 */
        inet_ntop(their_addr.ss_family, get_in_addr((struct sockaddr *)&their_addr), s, sizeof s);
        printf("server: got connection from %s, port %d, socketfd %d\n", s, ntohs(get_in_port((struct sockaddr *)&their_addr)), new_fd);

        /* 새 연결 요청 처리를 위해 자식 프로세스 생성 */
        if (!fork())
        {
            /* 자식 프로세스는 리스닝 소켓이 필요 없음 */
            close(sockfd);
            /* 자식 프로세스 데이터 전송 처리 */
            /* 전송 메시지 구성 */
            char *msg = "Hello world from server!";
            int msg_len = strlen(msg);
            /* 클라이언트로 메시지 전송 */
            if ((numbytes_send = send(new_fd, msg, msg_len, 0)) == -1)
                perror("send");
            /* 전송 정보 출력 */
            printf("server: sent message: %s (%d bytes) to %s, port %d, sockfd %d\n", msg, numbytes_send, s, ntohs(get_in_port((struct sockaddr *)&their_addr)), new_fd);
            /* 클라이언트 메시지 수신 */
            if ((numbytes_recv = recv(new_fd, buf, MAXDATASIZE - 1, 0)) == -1)
            {
                perror("recv");
                exit(1);
            }
            buf[numbytes_recv] = '\0';
            printf("server: received message: %s (%d bytes) from %s, port %d, sockfd %d\n", buf, numbytes_recv, s, ntohs(get_in_port((struct sockaddr *)&their_addr)), new_fd);
            /* 데이터 전송 소켓 닫기 */
            close(new_fd);
            printf("\n");
            /* 자식 프로세스 종료 */
            exit(0);
        }
        /* 부모 프로세스는 데이터 전송 소켓이 필요 없음 */
        close(new_fd);
    }

    return 0;
}

/* 참고: 31-33쪽, Beej's Guide to Network Programming Using Internet Sockets */