學(xué)習(xí)Linux網(wǎng)絡(luò)編程基本函數(shù)

1，創(chuàng)建套接字socket

函數(shù)原型：

#includesys/types.h>
#includesys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

參數(shù)列表：

domain參數(shù)有以下這些值

AF_INET：IPv4協(xié)議
AF_INET6：IPv6協(xié)議
AF_LOCAL：Unix域協(xié)議
AF_ROUTE：路由套接口
AF_KEY：密鑰套接口

type的值：

SOCKET_STREAM：雙向可靠數(shù)據(jù)流，對(duì)應(yīng)TCPSOCKET_DGRAM：雙向不可靠數(shù)據(jù)報(bào)，對(duì)應(yīng)UDPSOCKET_RAW：提供傳輸層以下的協(xié)議，可以訪問(wèn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接口，例如接收和發(fā)送ICMP報(bào)文

protocol得值：

type為SOCKET_RAW時(shí)需要設(shè)置此值說(shuō)明協(xié)議類(lèi)型，其他類(lèi)型設(shè)置為0即可

函數(shù)的作用是創(chuàng)建一個(gè)指定格式的套接字并返回其描述符，成功返回描述符，失敗返回-1；

2，綁定套接字bind

函數(shù)原型：

#includesys/types.h>
#includesys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

參數(shù)列表：

sockfd為之前創(chuàng)建的套接字描述符

my_addr是一個(gè)通用套接字結(jié)構(gòu)體指針，在做tcp協(xié)議編程時(shí)通常使用sockaddr_in結(jié)構(gòu)體

該結(jié)構(gòu)體內(nèi)容如下;

struct socketaddr_in
{
   unsigned short int sin_family;//對(duì)應(yīng)地址族IP v4填A(yù)F_INTE
   uint16_t sin_port;//對(duì)應(yīng)端口號(hào)
   struct in_addr sin_addr;//對(duì)應(yīng)ip地址
   unsigned char sin_zero[8];
};
struct in_addr
{
   uint32_t s_addr;
};

addrlen為該上述結(jié)構(gòu)體的大小，可以用sizeof求得；

在使用bind函數(shù)前需要先創(chuàng)建一個(gè)sockaddr_in類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體，將服務(wù)器的信息保存到結(jié)構(gòu)體中，

然后將創(chuàng)建的套接字與之綁定；成功返回0，失敗返回-1；

在設(shè)置端口號(hào)和IP時(shí)先將結(jié)構(gòu)體清空，如果是主函數(shù)傳參，那么對(duì)應(yīng)的端口號(hào)和ip都是字符串格式，

需要用函數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換格式如下：

char port[]="8888"
char ip[]="192.168.1.1"
struct sockaddr_in seraddr'
seraddr.sin_port=htos(atoi(port))
seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip);

3，創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)；listen

函數(shù)原型：

int listen(int fd, int backlog);

參數(shù)列表：

fd為要監(jiān)聽(tīng)的套接字描述符；backlog為監(jiān)聽(tīng)隊(duì)列的大??；

(1) 執(zhí)行l(wèi)isten 之后套接字進(jìn)入被動(dòng)模式。

(2) 隊(duì)列滿了以后，將拒絕新的連接請(qǐng)求?？蛻?hù)端將出現(xiàn)連接D 錯(cuò)誤WSAECONNREFUSED。

(3) 在正在listen的套接字上執(zhí)行l(wèi)isten不起作用。

4，等待連接accept

函數(shù)原型：

#include sys/socket.h>
 int accept(int s, struct sockaddr * addr, int * addrlen);

對(duì)比bind函數(shù)可以發(fā)現(xiàn)兩者的參數(shù)幾乎一樣，但是accept中的addr不被const修飾，

也就是說(shuō)addr是用來(lái)保存連接的客戶(hù)端的地址信息的，同楊addlen時(shí)返回的addr的大??；

所以accept函數(shù)的作用就是返回已連接的客戶(hù)端的文件描述符，

并將客戶(hù)端的地址信息保存在一個(gè)新的sockaddr_in結(jié)構(gòu)體中;鏈接失敗返回-1；

5， 收發(fā)消息send和recv

函數(shù)原型：

  int send( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags );
  int recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags); 

該函數(shù)的參數(shù)：

• 第一個(gè)參數(shù)指定發(fā)送/接受端套接字描述符；
• 第二個(gè)參數(shù)指明一個(gè)存放應(yīng)用程序要發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；
• 第三個(gè)參數(shù)指明實(shí)際要發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；
• 第四個(gè)參數(shù)一般置0。

send的流程：

這里只描述同步Socket的send函數(shù)的執(zhí)行流程。

當(dāng)調(diào)用該函數(shù)時(shí)，send先比較待發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度len和套接字s的發(fā)送緩沖的長(zhǎng)度，

•  如果len大于s的發(fā)送緩沖區(qū)的長(zhǎng)度，該函數(shù)返回SOCKET_ERROR；
• 如果len小于或者等于s的發(fā)送緩沖區(qū)的長(zhǎng)度，那么send先檢查協(xié)議是否正在發(fā)送s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)，
• 如果是就等待協(xié)議把數(shù)據(jù)發(fā)送完，
• 如果協(xié)議還沒(méi)有開(kāi)始發(fā)送s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)或者s的發(fā)送緩沖中沒(méi)有數(shù)據(jù)，那么send就比較s的發(fā)送緩沖區(qū)的剩余空間和len，
• 如果len大于剩余空間大小send就一直等待協(xié)議把s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)發(fā)送完，
• 如果len小于剩余空間大小send就僅僅把buf中的數(shù)據(jù)copy到剩余空間里（注意并不是send把s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)傳到連接的另一端的，而是協(xié)議的，send僅僅是把buf中的數(shù)據(jù)copy到s的發(fā)送緩沖區(qū)的剩余空間里）；
• 如果send函數(shù)copy數(shù)據(jù)成功，就返回實(shí)際copy的字節(jié)數(shù)，
• 如果send在copy數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么send就返回SOCKET_ERROR；
• 如果send在等待協(xié)議傳送數(shù)據(jù)時(shí)網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)的話，那么send函數(shù)也返回SOCKET_ERROR。

要注意send函數(shù)把buf中的數(shù)據(jù)成功copy到s的發(fā)送緩沖的剩余空間里后它就返回了，但是此時(shí)這些數(shù)據(jù)并不一定馬上被傳到連接的另一端。

• 如果協(xié)議在后續(xù)的傳送過(guò)程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤的話，那么下一個(gè)Socket函數(shù)就會(huì)返回SOCKET_ERROR。
• （每一個(gè)除send外的Socket函數(shù)在執(zhí)行的最開(kāi)始總要先等待套接字的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)被協(xié)議傳送完畢才能繼續(xù)，
• 如果在等待時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤，那么該Socket函數(shù)就返回SOCKET_ERROR）。

recv的流程：

這里只描述同步Socket的recv函數(shù)的執(zhí)行流程。

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用recv函數(shù)時(shí)，recv先等待s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)被協(xié)議傳送完畢，

• 如果協(xié)議在傳送s的發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤，那么recv函數(shù)返回SOCKET_ERROR，
• 如果s的發(fā)送緩沖中沒(méi)有數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)被協(xié)議成功發(fā)送完畢后，recv先檢查套接字s的接收緩沖區(qū)，
• 如果s接收緩沖區(qū)中沒(méi)有數(shù)據(jù)或者協(xié)議正在接收數(shù)據(jù)，那么recv就一直等待，只到協(xié)議把數(shù)據(jù)接收完畢。
• 當(dāng)協(xié)議把數(shù)據(jù)接收完畢，recv函數(shù)就把s的接收緩沖中的數(shù)據(jù)copy到buf中

（注意協(xié)議接收到的數(shù)據(jù)可能大于buf的長(zhǎng)度，所以在這種情況下要調(diào)用幾次recv函數(shù)才能把s的接收緩沖中的數(shù)據(jù)copy完。

recv函數(shù)僅僅是copy數(shù)據(jù)，真正的接收數(shù)據(jù)是協(xié)議來(lái)完成的），recv函數(shù)返回其實(shí)際copy的字節(jié)數(shù)。

• 如果recv在copy時(shí)出錯(cuò)，那么它返回SOCKET_ERROR；
• 如果recv函數(shù)在等待協(xié)議接收數(shù)據(jù)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中斷了，那么它返回0。
• tcp協(xié)議本身是可靠的,并不等于應(yīng)用程序用tcp發(fā)送數(shù)據(jù)就一定是可靠的.
• 不管是否阻塞,send發(fā)送的大小,并不代表對(duì)端recv到多少的數(shù)據(jù).
• 在阻塞模式下, send函數(shù)的過(guò)程是將應(yīng)用程序請(qǐng)求發(fā)送的數(shù)據(jù)拷貝到發(fā)送緩存中發(fā)送并得到確認(rèn)后再返回.

但由于發(fā)送緩存的存在,表現(xiàn)為:如果發(fā)送緩存大小比請(qǐng)求發(fā)送的大小要大,那么send函數(shù)立即返回,同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù);

否則,send向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送緩存中不能容納的那部分?jǐn)?shù)據(jù),并等待對(duì)端確認(rèn)后再返回(接收端只要將數(shù)據(jù)收到接收緩存中,

就會(huì)確認(rèn),并不一定要等待應(yīng)用程序調(diào)用recv);

• 在非阻塞模式下,send函數(shù)的過(guò)程僅僅是將數(shù)據(jù)拷貝到協(xié)議棧的緩存區(qū)而已,
• 如果緩存區(qū)可用空間不夠,則盡能力的拷貝,
• 返回成功拷貝的大小;如緩存區(qū)可用空間為0,則返回-1,同時(shí)設(shè)置errno為EAGAIN.

5，關(guān)閉套接字描述符close

函數(shù)：

close(sockfd);

和文件操作一樣，套接字也是一個(gè)文件，使用完之后要關(guān)閉；

6，基于tcp協(xié)議的C/S服務(wù)器模型

圖解tcp模型

7，實(shí)現(xiàn)代碼

服務(wù)端：

#include stdio.h>
#include stdlib.h>
#include strings.h>
#include sys/types.h>
#include sys/socket.h>
#include netinet/in.h>
#include netinet/ip.h>
#include arpa/inet.h>
#include unistd.h>
 
typedef struct sockaddr_in SIN;
typedef struct sockaddr SA;
 
int main(int argc,char *argv[])
{
    SIN seraddr;
    SIN cliaddr;
    int len=sizeof(SIN);
    //創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)套接字
    int lisfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(lisfd0)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }
    printf("創(chuàng)建套接字%d成功\n",lisfd);
    bzero(seraddr,sizeof(seraddr));
    seraddr.sin_family=AF_INET;
    seraddr.sin_port=htons(8888);
    seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.6");
    //綁定套接子
    int ret=bind(lisfd,(SA*)(seraddr),len);
    if(ret0)
    {
        perror("bind");
        exit(0);
    }
    printf("綁定成功\n");
    //開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)
    ret=listen(lisfd,1024);
    if(ret0)
    {
        perror("listen");
        exit(0);
    }
    printf("監(jiān)聽(tīng)成功\n");
    //等待連接，將連接的套接字信息保存
    int clifd=accept(lisfd,(SA*)(cliaddr),(socklen_t *)(len));
    if(clifd0)
    {
        perror("accept");
        exit(0);
    }
    printf("客戶(hù)端%d連接成功\n",clifd);
    //讀寫(xiě)
    char readbuf[1024]={0};
    char sendbuf[1024]={0};
    while(1)
    {
        recv(clifd,readbuf,sizeof(readbuf),0);
        printf("recv:%s\n",readbuf);
        fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin);
        send(clifd,sendbuf,sizeof(sendbuf),0);
    }
    //關(guān)閉套接字
    close(clifd);
    close(lisfd);
    return 0;
}

客戶(hù)端：

#include stdio.h>
#include stdlib.h>
#include strings.h>
#include sys/types.h>
#include sys/socket.h>
#include netinet/in.h>
#include netinet/ip.h>
#include arpa/inet.h>
#include unistd.h>
 
typedef struct sockaddr_in SIN;
typedef struct sockaddr SA;
 
int main(int argc,char *argv[])
{
    SIN seraddr;
    //創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)套接字
    int serfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(serfd0)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }
    printf("創(chuàng)建套接字%d成功\n",serfd);
    bzero(seraddr,sizeof(seraddr));
    seraddr.sin_family=AF_INET;
    seraddr.sin_port=htons(8888);
    seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.1.6");
    //請(qǐng)求連接
    int ret=connect(serfd,(SA*)(seraddr),sizeof(SIN));
    if(ret==-1)
    {
        perror("connect");
        exit(0);
    }
    printf("連接成功\n");
    //讀寫(xiě)
    char senbuf[1024]={0};
    char readbuf[1024]={0};
    while(1)
    {
        fgets(senbuf,sizeof(senbuf),stdin);
        send(serfd,senbuf,sizeof(senbuf),0);
        recv(serfd,readbuf,sizeof(readbuf),0);
        printf("recv:%s\n",readbuf);
    }
    //關(guān)閉套接字
    close(serfd);
    return 0;
}

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