Linux编程基础 7.1：套接字编程-1

Linux系统中常用的socket网络编程接口有：

• socket()
• bind()
• listen()
• accept()
• connect()
• send()
• recv()
• close()
• 其中connect()与send()为客户端专用接口；
• bind()、listen()、accept()及recv()为服务器端专用接口；
• socket()与close()则由服务器与客户端共用。

#include 

int socket(int domain, int type, int protocol);

功能：创建套接字，类似于文件操作中的open函数。

参数说明：

• domain：指定通信域，选择通信时的协议族：
  – AF_INET：网络通信；
  – AF_UNIX：本地通信。
• type：指定socket的连接类型，其常用取值为：
  – SOCK_STREAM：TCP协议；
  – SOCK_DGRAM：UDP协议；
  – SOCK_RAW：ICMP协议。
• protocol：一般设置为0，表示使用默认协议。

返回值说明：

• 成功：返回一个文件描述符，之后应用程序可以采用socket通信中的读写函数在网络中收发数据；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
struct sockaddr {
    sa_family_t sa_family;
    char       sa_data[14];				//进程地址
};
//sockaddr的缺陷为：sa_data把目标地址和端口信息混在一起了
//sockaddr和sockaddr_in长度一样，都是16个字节，即占用的内存大小是一致的，因此可以互相转化。
//sockaddr和sockaddr_in是并列结构，指向sockaddr_in结构的指针也可以指向sockaddr。
#include 
struct sockaddr_in {
    short sin_family;
    unsigned short sin_port; 
    struct in_addr sin_addr; 
    unsigned char sin_zero[8]; 
};
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr {
    in_addr_t s_addr;
};

功能：
使服务器端的一个socket文件与网络中的一个进程进行绑定：

• 文件描述符可标识socket文件；
• “主机名+端口号”可标识网络中的唯一进程；
• bind函数实际上是将服务器端的socket文件与网络中的进程地址进程绑定。

参数说明：

• sockfd：socket文件的文件描述符，一般由socket()函数返回；
• addr：指代服务器的通信地址，其本质为struct sockaddr结构体类型的指针；
• addrlen：参数addr的长度，实质上addr参数可接受多种协议的结构体，而这些结构体的长度各不相同，因此需使用参数addrlen额外指定结构体长度。

例如：

struct sockaddr_in servaddr;			//结构体定义
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));		//结构体清零
servaddr.sin_family = AF_INET;			//设置地址类型为AF_INET
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//设置网络地址为INADDR_ANY
servaddr.sin_port = htons(85);			//设置端口号为85

返回值说明：

• 成功：返回0；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

int listen(int sockfd, int backlog);

功能：listen函数把一个未连接的套接字转换成一个被动套接字，指示内核应该接受指向该套接字的连接请求。

参数说明：

• sockfd：socket文件描述符；
• backlog：相应套接字请求队列的最大连接个数，也就是服务器同时可建立的最大连接数量。

返回值说明：

• 成功：0；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

功能：accept函数在listen函数之后使用，其功能为阻塞等待客户端的连接请求。
当传输层使用TCP协议时，服务器与客户端在创建连接前，会先经过“三次握手”机制测试连接，“三次握手”完成后，服务器调用accept函数处理连接请求，此时若还没有客户端的请求到达，便阻塞等待调用accept函数的进程，直到接收到客户端发来的请求，且服务器中已创建的连接数未达到backlog，accept函数才会返回，并传出客户端的地址。

参数说明：

• sockfd：socket文件描述符；
• addr：传出参数，表示客户端的地址，当addr = NULL，表示不关心客户端的地址；
• addrlen：传入传出参数，传入是为函数调用提供参数addr的长度，传出时为客户端地址结构体的实际长度。

返回值说明：

• 成功：一个套接字，用于与本次通信的客户端进行数据交互；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

功能：用于客户端，该函数的功能为向服务器发起连接请求。

• connect函数的参数与bind()函数中参数的形式一致；
• 区别在于bind中的参数为客户端进程地址，而connect的参数为服务器端地址。

参数说明：

• sockfd：socket文件描述符；
• addr：传入参数，表示要连接的服务器地址；
• addrlen：传入参数，为函数调用提供参数addr的长度。

返回值说明：

• 成功：0；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

功能：向处于连接状态的套接字中发送数据。

参数说明：

• sockfd：socket文件描述符；
• buf：指向要发送数据的缓冲区指针；
• len：缓冲区buf中数据的长度；
• flags：表示调用的执行方式（阻塞/非阻塞），通常设置为0。

// 下面的两个函数等效：
write(sockfd, buf,len);
send(sockfd, buf, len, 0);

Linux系统中还提供了sendto()函数和sendsg()函数，这两个函数不但能发送数据给已连接的套接字，还可向未连接的套接字发送数据。

#include 

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);

参数说明：

• sendto函数中的前4个参数与send()函数的参数相同，之后的参数dest_addr和addrlen分别用于设置接收数据进程的地址和地址的长度；
• sendmsg函数中的第二个参数msg为struct msghdr类型的结构体指针，该参数用于传入目标进程的地址、地址的长度等信息。

返回值说明：

• 成功：0；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

功能：用于从已连接的套接字中接收信息。
此外，read()函数、recvfrom()函数和recvmsg()函数也可用于接收信息。

参数说明：

• sockfd：socket文件描述符；
• buf：指向接收数据的缓冲区指针；
• len：缓冲区buf中数据的长度；
• flags：表示调用的执行方式（阻塞/非阻塞），通常设置为0。

返回值说明：

• 成功：返回读到的字节数；
• 失败：返回-1，并设置errno。

#include 

int close(int fd);

功能：用于释放系统分配给套接字的资源。

参数说明：

• fd：socket文件描述符；

返回值说明：

• 成功：0；
• 失败：返回-1，并设置errno。