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Linux之Socket编程

1.什么是Socket？

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭），socket就提供了这些操作对应的函数接口。

socket可以看成是用户进程与内核网络协议栈的编程接口。

socket不仅可以用于本机的进程间通信，还可以用于网络上不同主机的进程间通信。

2.IPv4套接口地址结构

IPV4套妾口地址结构通常也弥为“网际套接字地址结构”，它以 “sockaddr_in”命名，定义在头文件<netinet/in.h>中

struct sockaddr_in{
    uint8_t sin_len;    //整个sockaddr_in结构体的长度
    sa_family_t sin_family;    //指定该地址家族，在这里必须设为AF_INET
    in_port_t sin_port;    //端口(2字节)
    struct in_addr sin_addr;    //IPv4的地址(4字节)
    char sin_zero[8];     //暂不使用，一般将其设置为0 (8字节)
}

IPv4套接字一般只需关心3个字段

struct sockaddr_in {
    sa familytsin_family;/* address family:AF_INET */
    in_portt sin_port;/* port in network byte order */
    struct in_addr sin_addr;/* internet address */ 
}； /* Internet address.*/ 

struct in_addr {
    uint32_t s_addr;/* address in hetwork byte order
}

3.通用地址结构

通用地址结构用来指定与套接字关联的地址

struct sockaddr{
    uint8_t sin_len;    //整个sockaddr结构体的关度
    sa_ family_t sin_family;    //指定该地址家族
    char sa_data[14];    //由sin_family决定它的形式
}

因为不同的协议地址结构形式可能不一样，通用的可以用于任何协议的接口

一般将IPv4的sockaddr_in强行转换为通用的地址结构sockaddr

4.网络字节序

字节序

大端字节序（Big Endian) ：最高有效位（MSB：Most Significant Bit)存储于最低内存地址处，最低有效位（LSB：Lowest Significant Bit；存储于最高内存地坨处。

小端字节序（l.ittle ndian) ：最高有效位（MSB：Most Significant Bit)存储于最高内存地址处，最低有效位（LSB：Lowest Significant Bit>存储于最低内存地垃处。

主机字节序

不同的主有不同的字节序，如：86为小端字节序，Motorola 6800为大端字节序，ARM字节序是可配置的。

网络字节序

网络字节序规定为大端字节序

为了将字节序统一，就出现了网络字节序，为大端字节序

编写一个程序测试大小端

#include<stdio.h>
int main(void)
{
    unsigned int x=0x12345678;
    unsigned char *p=(unsigned char*)&x;
    printf("%0x %0x %0x %0x
",p[0],p[1],p[2],p[3]);
    return 0;
}

Linux下运行结果：

说明是小端模式

5.字节序的转换函数

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);    //主机字节序转换为网络字节序
uint16_t htons(uint16_t hostshort); 
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);    ////网络字节序转换为主机字节序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

说明：在上述的函数中

h代表 host

n代表 network

s代表 short

I代表 long

程序测试网络字节序

#include<stdio.h>
#include<arpa/inet.h>
int main()
{
    unsigned int x = 0x12345678;
    unsigned int y=htonl(x);
    unsigned char *p=(unsigned char*)&y;
    printf("%0x %0x %0x %0x
",p[0],p[1],p[2],p[3]);
    return 0;
}

运行结果:

可见，网络字节序会将本地字节序转换为大端模式

6.地址转换函数

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int inet_ aton(const char *cp,struct in_addr *inp);//将点分十进制转换为网络字节序的结构
in_addr_t inet_addr(const char *cp);    //将点分十进制IP地址转换为32位整数
char *inet_ntoa(struct in_addr in)；    //将网络字节序的结构转换为点分十进制

一般的地址：点分十进制形式，如：192.168.0.100

测试程序：

int main()
{
    unsigned long addr=inet_addr("192.168.0.100");
    cout<<ntohl(addr)<<endl;
    return 0;
}
//运行结果：3232235620

int main()
{
    unsigned long addr=inet_addr("192.168.0.100");
    struct in_addr ipaddr;
    ipaddr.s_addr=addr;
    cout<<inet_ntoa(ipaddr)<<endl;
    return 0;
}
//运行结果：192.168.0.100

7.套接字类型

常用的三种：

流式套接字（SOCK_STREAM) (TCP协议)

提供面向连接的、可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按发送顺序接收。

数据报式套接字（SOCK_DGRAM) (UDP协议)

提供无连接服务。不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。

原始套接字（SOCK_RAW）

可以将应用层直接封装成IP层能认识的协议格式

8.TCP客户/服务器模型

9.回射客户/服务器

10.socket的基本函数

socket函数

头文件

<sys/socket.h>

功能：创建一个套接字用于通信

原型

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

参数

domain：指定通信协议族（protocol family）

       Name                Purpose                          Man page
       AF_UNIX, AF_LOCAL   Local communication              unix(7)
       AF_INET             IPv4 Internet protocols          ip(7)
       AF_INET6            IPv6 Internet protocols          ipv6(7)
       AF_IPX              IPX - Novell protocols
       AF_NETLINK          Kernel user interface device     netlink(7)
       AF_X25              ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol   x25(7)
       AF_AX25             Amateur radio AX.25 protocol
       AF_ATMPVC           Access to raw ATM PVCs
       AF_APPLETALK        Appletalk                        ddp(7)
       AF_PACKET           Low level packet interface       packet(7)

type：指定socket类型，流式套接字SOCK_STREAM，数据报套接字SOCK DGRAM，原始套接字SOCK RAW

       SOCK_STREAM     Provides  sequenced,  reliable,  two-way,  connection-based
                       byte  streams.   An out-of-band data transmission mechanism
                       may be supported.

       SOCK_DGRAM      Supports datagrams (connectionless, unreliable messages  of
                       a fixed maximum length).

       SOCK_SEQPACKET  Provides  a  sequenced,  reliable, two-way connection-based
                       data transmission  path  for  datagrams  of  fixed  maximum
                       length;  a  consumer  is  required to read an entire packet
                       with each input system call.

       SOCK_RAW        Provides raw network protocol access.

       SOCK_RDM        Provides a reliable datagram layer that does not  guarantee
                       ordering.

       SOCK_PACKET     Obsolete  and  should  not  be  used  in  new programs; see
                       packet(7).
       SOCK_NONBLOCK   Set  the  O_NONBLOCK  file status flag on the new open file
                       description.  Using this flag saves extra calls to fcntl(2)
                       to achieve the same result.

       SOCK_CLOEXEC    Set  the  close-on-exec  (FD_CLOEXEC)  flag on the new file
                       descriptor.  See the description of the O_CLOEXEC  flag  in
                       open(2) for reasons why this may be useful.

protocol：协议类型

返回值：成功返回非负整数，它与文件描述符类似，我们把它称为套接口描述字，简称套接字。失败返回-1

bind函数

功能：绑定一个本地地址到套接字

原型

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

参数

sockfd:socket函数返回的套接字

addr：要绑定的地址

addrlen：地址长度

返回值：成功返回0，失败返回-1

listen函数

功能：将套接字用于监听进入的连接

原型

int listen (int sockfd，int backlog);

参数

sockfd: socket函数返回的套接字口

backlog: 规定内核为此套接字排队的最大连妾个数口,表示已完成队列和未完成队列的组合，未完成队列表示三次握手还没有成功的条目

返回值：成功返回0，失败返回-1,规定了并发连接的数目

一般来说，listen函数应该在调用socket和bind函数之后，调用函数accept之前调用。

对于给定的监听套接口，内核要维护两个队列：

1、已由客户发出并到达服务器，服务器正在等待完成相应的TCP三路握手过程

2、已完成连接的队列

// 调用listen函数后，就成了被动套接字，否则是主动套接字

// 主动套接字：发送连接(connect)

// 被动套接字：接收连接(accept)

accept函数

功能：从已完成连接队列返回第一个连接，如果已完成连接队列为空，则阻塞。

原型

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

sockfd：服务器套接字

addr：将返回对等方的套接字地址，相当于把对方的信息填充到结构体中

addrlen：返回对等方的套接字地址长度

返回值：成功返回非负整数，失败返回-1

connect函数

功能：建立一个连接至addr所指定的套接字

原型

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

参数

sockfd：未连接套接字

addr：要连接的套接字地址

addrlen：第二个参数addr长度

返回值：成功返回0，失败返回-1

发送/接收函数

服务器与客户已经建立好连接了。可以调用网络I/O进行读写操作，即实现了网咯中不同进程之间的通信.网络I/O操作有下面几组：

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

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

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

ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

推荐使用recvmsg()/sendmsg()函数，这两个函数是最通用的I/O函数，实际上可以把上面的其它函数都替换成这两个函数。

close()函数

在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。

#include <unistd.h>
int close(int fd);

close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。

注意：close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。

11.简单的服务器客户端程序

回射服务器代码

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdlib.h>
#include<error.h>
#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;

#define ERR_EXIT(m) 
        do
        {
            perror(m);
            exit(EXIT_FAILURE);
        } while (0);

int main(void)
{
    //socket
    int listenfd;
    //listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if((listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    //填充地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    //servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    //inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);

    //地址复用
    int on=1;
    if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0)
    {
        ERR_EXIT("setsocketopt");
    }

    //bind 绑定listenfd和本地地址结构
    if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0)
    {
        ERR_EXIT("listen");
    }

    // 调用listen函数后，就成了被动套接字，否则是主动套接字
    // 主动套接字：发送连接(connect)
    // 被动套接字：接收连接(accept)

    //对方的地址
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen=sizeof(peeraddr);
    int conn;   //已连接套接字(主动)
    if((conn=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen))<0)
    {
        ERR_EXIT("accept");
    }
    //连接成功后打印客户端的ip和端口
    printf("client: ip=%s | port=%d
",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),ntohs(peeraddr.sin_port));

    char recvbuf[1024];
    while (1)
    {
        memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));

        int ret=read(conn,recvbuf,sizeof(recvbuf));
        fputs(recvbuf,stdout);
        write(conn,recvbuf,ret);
    }

    //关闭套接口
    close(conn);
    close(listenfd);
    return 0;
}

回射客户端代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <error.h>
#include <string.h>

#define ERR_EXIT(m)         
    do                      
    {                       
        perror(m);          
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } while (0);

int main()
{
    //socket
    int sock;
    if((sock=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    struct sockaddr_in cliaddr;
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    cliaddr.sin_family = AF_INET;
    cliaddr.sin_port = htons(2019);
    cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&cliaddr,sizeof(cliaddr))<0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    //指定服务器的地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

    //客户端不需要绑定和监听
    //connect 用本地套接字连接服务器的地址
    if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
        ERR_EXIT("connect");

    char sendbuf[1024]={0};
    char recvbuf[1024]={0};
    while (fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=NULL)
    {
        write(sock,sendbuf,strlen(sendbuf));
        read(sock,recvbuf,sizeof(recvbuf));
        fputs(recvbuf,stdout);
        memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));
        memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
    }

    //关闭套接字
    close(sock);

    return 0;
}

客户端的套接字sock和服务器的套接字conn构成连接，两个套接字都有自己的地址

conn是在绑定的时候确定的

sock实在连接成功的时候确定的

12.为客户端绑定端口

客户端一般不需要绑定端口，如果不绑定，一般是随机的端口，但是也可以为其绑定固定的端口

//socket
    int sock;
    if((sock=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    //指定客户端的地址结构
    struct sockaddr_in cliaddr;
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    cliaddr.sin_family = AF_INET;
    cliaddr.sin_port = htons(2019);
    cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&cliaddr,sizeof(cliaddr))<0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    //指定服务器的地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

    //客户端不需要绑定和监听
    //connect 用本地套接字连接服务器的地址
    if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
        ERR_EXIT("connect");

在服务器端接收客户端后，打印出客户端的端口

if((conn=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen))<0)
    {
        ERR_EXIT("accept");
    }
    //连接成功后打印客户端的ip和端口
    printf("client: ip=%s | port=%d
",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),ntohs(peeraddr.sin_port));

结果是：

13.地址复用REUSEADDR

服务器在重启后，在重新运行时绑定会报地址已经使用，因为现在服务器处于TIME_WAIT状态

这个状态下，不能再绑定客户端，需要等待一段时间。

解决办法：地址复用

服务器端尽可能使用REUSEADDR

在绑定之前尽可能调用setsockopt来设置REUSEADDR套接字选项。

使用REUSEADDR选项可以使得不必等待TIME_WAIT状态消失就可以重启服务器。

使用REUSEADDR可以在TIME_WAIT状态还没有消失的时候，就允许重启

//地址复用
    int on=1;
    if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0)
    {
        ERR_EXIT("setsocketopt");
    }

    //bind 绑定listenfd和本地地址结构
    if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

14.简单的多进程服务器连接多个客户端

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdlib.h>
#include<error.h>
#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;
//////////////////////////////////////////
#define ERR_EXIT(m) 
        do
        {
            perror(m);
            exit(EXIT_FAILURE);
        } while (0);

void do_service(int conn)
{
    char recvbuf[1024];
    while (1)
    {
        memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
        int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
        if(ret==0)  //客户端关闭了
        {
            printf("client_close!");
            break;
        }
        else if(ret==-1)
        {
            ERR_EXIT("read");
        }
        fputs(recvbuf, stdout);
        write(conn, recvbuf, ret);
    }
}

///////////////////////////////////////////////////

int main(void)
{
    //socket
    int listenfd;
    //listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if((listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    //填充地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    //servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    //inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);

    //地址复用
    int on=1;
    if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0)
    {
        ERR_EXIT("setsocketopt");
    }

    //bind 绑定listenfd和本地地址结构
    if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0)
    {
        ERR_EXIT("listen");
    }

    // 调用listen函数后，就成了被动套接字，否则是主动套接字
    // 主动套接字：发送连接(connect)
    // 被动套接字：接收连接(accept)

    //对方的地址
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen=sizeof(peeraddr);
    int conn;   //已连接套接字(主动)

    pid_t pid;
    while (1)
    {
        if((conn=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen))<0)
        {
            ERR_EXIT("accept");
        }
        //连接成功后打印客户端的ip和端口
        printf("client: ip=%s | port=%d
",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),ntohs(peeraddr.sin_port));

        pid=fork();
        if(pid==-1)
        {
            ERR_EXIT("fork");
        }
        if (pid==0)
        {
            /* 子进程的处理 */
            close(listenfd);    //子进程不需要处理监听，子进程处理通信细节
            //通信处理封装函数
            do_service(conn);
            //一旦客户端关闭进程返回了，这个子进程就要结束
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
        else
        {
            /*父进程的处理 */
            close(conn);    //父进程不需要处理连接
        }
    }
    return 0;
}

一个连接对应一个进程来并发处理

服务器有两种套接字，

1.监听套接字：处理三次握手，一旦三次握手创建完成，就将其放在已连接队列中，accept就可以从队列中返回一个连接

2.已连接套接字：accept返回的套接字，主要用来通信，并不能用来接受连接

15.使用多进程实现点对点的聊天程序

服务器

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <error.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include<signal.h>

using namespace std;

#define ERR_EXIT(m)         
    do                      
    {                       
        perror(m);          
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } while (0);

//信号处理函数
void handler(int sig)
{
    printf("recv a sig=%d
",sig);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}


int main(void)
{
    //socket
    int listenfd;
    //listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    //填充地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    //servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    //inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);

    //地址复用
    int on = 1;
    if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("setsocketopt");
    }

    //bind 绑定listenfd和本地地址结构
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
    {
        ERR_EXIT("listen");
    }

    // 调用listen函数后，就成了被动套接字，否则是主动套接字
    // 主动套接字：发送连接(connect)
    // 被动套接字：接收连接(accept)

    //对方的地址
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
    int conn; //已连接套接字(主动)
    if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("accept");
    }
    //连接成功后打印客户端的ip和端口
    printf("client: ip=%s | port=%d
", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));

    pid_t pid;
    pid=fork();
    if(pid==-1)
    {
        ERR_EXIT("fork");
    }
    if(pid==0)  //子进程,发送数据
    {
        signal(SIGUSR1,handler);    //handler是受到信号后的处理函数
        char sendbuf[1024];
        while (fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=NULL)
        {
            write(conn,sendbuf,strlen(sendbuf));
            memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));
        }
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
    else    //父进程，接受数据
    {
        char recvbuf[1024];
        while (1)
        {
            memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
            int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
            if(ret==-1) //读取失败
            {
                ERR_EXIT("read");
            }
            if(ret==0)  //对方关闭
            {
                printf ("peer close
");
                break;
            }
            fputs(recvbuf, stdout);
        }
        //父进程退出时，向子进程发送kill信号
        kill(pid,SIGUSR1);  //父进程得到的pid是子进程的pid，子进程得到的pid为0
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
    return 0;
}

客户端

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

#define ERR_EXIT(m)         
    do                      
    {                       
        perror(m);          
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } while (0);

//信号处理函数
void handler(int sig)
{
    printf("recv a sig=%d
", sig);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

int main()
{
    //socket
    int sock;
    if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    // struct sockaddr_in cliaddr;
    // memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    // cliaddr.sin_family = AF_INET;
    // cliaddr.sin_port = htons(2019);
    // cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    // if (bind(sock, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr)) < 0)
    // {
    //     ERR_EXIT("bind");
    // }

    //指定服务器的地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    //客户端不需要绑定和监听
    //connect 用本地套接字连接服务器的地址
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        ERR_EXIT("connect");

    pid_t pid;
    pid=fork();
    if(pid==-1)
    {
        ERR_EXIT("fork");
    }
    if (pid==0) //子进程，接受数据
    {
        char recvbuf[1024];
        while (1)
        {
            memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
            int ret=read(sock,recvbuf,sizeof(recvbuf));
            if(ret==-1)
            {
                ERR_EXIT("read");
            }
            else if(ret==0)
            {
                printf("peer close
");
                break;
            }
            fputs(recvbuf,stdout);
        }
        close(sock);
        kill(getppid(),SIGUSR1);    //杀掉父进程
    }
    else    //父进程，发送数据
    {
        signal(SIGUSR1,handler);
        char sendbuf[1024]={0};
        while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
        {
            write(sock, sendbuf, strlen(sendbuf));
            memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
        }
        close(sock);
    }
    return 0;
}

16.socket中TCP的三次握手建立连接详解

我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”，即交换三个分组。大致流程如下：

客户端向服务器发送一个SYN J
服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
客户端再想服务器发一个确认ACK K+1

只有就完了三次握手，但是这个三次握手发生在socket的那几个函数中呢？请看下图：

从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。

总结：客户端的connect在三次握手的第二个次返回，而服务器端的accept在三次握手的第三次返回。

17.socket中TCP的四次挥手释放连接详解

上面介绍了socket中TCP的三次握手建立过程，及其涉及的socket函数。现在我们介绍socket中的四次挥手释放连接的过程，请看下图：

图示过程如下：

某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。

这样每个方向上都有一个FIN和ACK。

18.流协议与粘包

TCP 字节流，无边界，对于对等方来说，不能保证一次读操作返回的是一个消息还是多个消息，存在粘包问题

UDP 报文消息，有边界，能保证对等方，一次读操作返回的是一个消息

粘包产生的原因

1.应用层缓冲区大小超过了套接口发送的缓冲区，消息被分隔

2.TCP传输有最大MSS的限制，可能产生分隔

3.如果传输的大小超过了MTU的限制，会在ip层进行分割

4.其他：流量控制，拥塞控制等

19.readn/writen函数的封装

readn

ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nread;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nread == 0)
            return count - nleft;

        bufp += nread;
        nleft -= nread;
    }

    return count;
}

writen

ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nwritten;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nwritten == 0)
            continue;

        bufp += nwritten;
        nleft -= nwritten;
    }

    return count;
}

readn和wirten都是以定长包的形式发送，但是不一定每次都要发送的实际数据报这么长的字节，就增加了网络的负担

改进:可以自定义网络协议的包，定义一个包结构体，存储数据的长度和数据

19.解决粘包问题

本质上是要在应用层维护消息与消息的边界

定长包

包尾加（ftp）(本来就有，就无法区分)

包头加上包体长度（先接受包头的长度，再根据包头接受包体的长度）

更复杂的应用层协议

20.改进后的回射客户/服务器程序1（使用存储长度和数据的结构体）：

服务器

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

#include<iostream>
using namespace std;
//////////////////////////////////////////
#define ERR_EXIT(m) 
        do
        {
            perror(m);
            exit(EXIT_FAILURE);
        } while (0);

//自定义包结构体
struct packet
{
    int len;    //存放数据的实际长度
    char buf[1024];
};


ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nread;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nread == 0)
            return count - nleft;

        bufp += nread;
        nleft -= nread;
    }

    return count;
}

ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nwritten;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nwritten == 0)
            continue;

        bufp += nwritten;
        nleft -= nwritten;
    }

    return count;
}

void do_service(int conn)
{
    struct packet recvbuf;
    int n;  //包的长度
    while (1)
    {
        memset(&recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
        int ret = readn(conn, &recvbuf.len, 4);  //先接受4个字节
        if (ret == -1)
        {
            ERR_EXIT("read");
        }
        if (ret <4) //客户端关闭了
        {
            printf("client_close!");
            break;
        }
        n = htonl(recvbuf.len);
        ret = readn(conn, recvbuf.buf, n);
        if (ret == -1)
        {
            ERR_EXIT("read");
        }
        if (ret<n) //客户端关闭了
        {
            printf("client_close!");
            break;
        }

        fputs(recvbuf.buf, stdout);
        writen(conn, &recvbuf, 4+n);
    }
}
///////////////////////////////////////////////////

int main(void)
{
    //socket
    int listenfd;
    //listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if((listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    //填充地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    //servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    //inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);

    //地址复用
    int on=1;
    if(setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on))<0)
    {
        ERR_EXIT("setsocketopt");
    }

    //bind 绑定listenfd和本地地址结构
    if(bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    if(listen(listenfd,SOMAXCONN)<0)
    {
        ERR_EXIT("listen");
    }

    // 调用listen函数后，就成了被动套接字，否则是主动套接字
    // 主动套接字：发送连接(connect)
    // 被动套接字：接收连接(accept)

    //对方的地址
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen=sizeof(peeraddr);
    int conn;   //已连接套接字(主动)

    pid_t pid;
    while (1)
    {
        if((conn=accept(listenfd,(struct sockaddr*)&peeraddr,&peerlen))<0)
        {
            ERR_EXIT("accept");
        }
        //连接成功后打印客户端的ip和端口
        printf("client: ip=%s | port=%d
",inet_ntoa(peeraddr.sin_addr),ntohs(peeraddr.sin_port));

        pid=fork();
        if(pid==-1)
        {
            ERR_EXIT("fork");
        }
        if (pid==0)
        {
            /* 子进程的处理 */
            close(listenfd);    //子进程不需要处理监听，子进程处理通信细节
            //通信处理封装函数
            do_service(conn);
            //一旦客户端关闭进程返回了，这个子进程就要结束
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
        else
        {
            /*父进程的处理 */
            close(conn);    //父进程不需要处理连接
        }
    }
    return 0;
}

客户端

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <error.h>
#include <string.h>
#include<errno.h>
//////////////////////////////////////////////////////////////
#define ERR_EXIT(m)         
    do                      
    {                       
        perror(m);          
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } while (0);

//自定义包结构体
struct packet
{
    int len; //存放数据的实际长度
    char buf[1024];
};

ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nread;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nread == 0)
            return count - nleft;

        bufp += nread;
        nleft -= nread;
    }

    return count;
}

ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nwritten;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nwritten == 0)
            continue;

        bufp += nwritten;
        nleft -= nwritten;
    }

    return count;
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////
int main()
{
    //socket
    int sock;
    if((sock=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))<0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    // struct sockaddr_in cliaddr;
    // memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    // cliaddr.sin_family = AF_INET;
    // cliaddr.sin_port = htons(2019);
    // cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    // if(bind(sock,(struct sockaddr*)&cliaddr,sizeof(cliaddr))<0)
    // {
    //     ERR_EXIT("bind");
    // }

    //指定服务器的地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family=AF_INET;
    servaddr.sin_port=htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

    //客户端不需要绑定和监听
    //connect 用本地套接字连接服务器的地址
    if(connect(sock,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)
        ERR_EXIT("connect");

    struct packet sendbuf;
    struct packet recvbuf;
    memset(&sendbuf,0,sizeof(sendbuf));
    memset(&recvbuf,0,sizeof(recvbuf));

    int n;  //包的长度
    //输入字符串
    while (fgets(sendbuf.buf,sizeof(sendbuf.buf),stdin)!=NULL)
    {
        n=strlen(sendbuf.buf);
        sendbuf.len=htonl(n);

        //写入套接字,writen发送定长包
        writen(sock,&sendbuf,4+n);
        //读取套接字

        int ret = readn(sock, &recvbuf.len, 4); //先接受4个字节,头部长度
        if (ret == -1)
        {
            ERR_EXIT("read");
        }
        if (ret < 4) //对方关闭了
        {
            printf("client_close!");
            break;
        }
        n=htonl(recvbuf.len);
        ret = readn(sock, recvbuf.buf, n);
        if (ret == -1)
        {
            ERR_EXIT("read");
        }
        else if (ret < n) //对等方关闭了
        {
            printf("client_close!");
            break;
        }

        fputs(recvbuf.buf,stdout);
        memset(&sendbuf,0,sizeof(sendbuf));
        memset(&recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
    }

    //关闭套接字
    close(sock);

    return 0;
}

发送方：先发送包体长度，再发送数据包体

接收方：先接受长度，在接受对应长度的包体

这样，就进行了消息和消息的边界的区分，解决了粘包问题

21.recv函数

MSG_PEEK可以接受缓冲器的数据，但是并不将数据从缓冲区清除

但read函数在接收过程中将缓冲区数据清除，一次读将一整行完全读走了，实际上是不可考的，因为TCP是流的形式，消息与消息之间是无边际的，不能假定一次读就返回了整个消息，在应用层可以用区分消息之间的边界，因为一行一行发送数据，每一行都有一个字符。

读取一行带的数据的封装函数readline

//有数据就接受，没有数据就阻塞
ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len)
{
    while (1) 
    {
        int ret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK);
        if (ret == -1 && errno == EINTR)
            continue;
        return ret;
    }
}

//读取一行最大的字节数，如果在之前遇到
就返回
//很多消息是在结尾加
，当读到
就结束(FTP)
//readline函数只能用于套接口
ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline)
{
    int ret;
    int nread;
    char *bufp = buf;
    int nleft = maxline;    //剩余的字节数
    while (1) 
    {
        //接收到bufp的缓冲区中，recv_peek不会清除sockfd中的数据
        ret = recv_peek(sockfd, bufp, nleft);
        if (ret < 0)
            return ret;
        else if (ret == 0)
            return ret;
        //接收到的字节数
        nread = ret;
        int i;
        for (i=0; i<nread; i++)    //判断bufp中是否有换行符
        {
            if (bufp[i] == '
')
            {
                //下标为i总共有i+1个字节
                ret = readn(sockfd, bufp, i+1);
                if (ret != i+1)    //接收失败
                    exit(EXIT_FAILURE);
                return ret;
            }
        }

        if (nread > nleft)    //读到的字节数大于剩余的字节数
            exit(EXIT_FAILURE);

        nleft -= nread;    //剩余的字节
        //读取走nread个字节
        ret = readn(sockfd, bufp, nread);
        
        if (ret != nread)
            exit(EXIT_FAILURE);

        bufp += nread;    //下一次的指针偏移量
    }

    return -1;
}

22.改进后的回射客户/服务器程序2(使用readline)：

服务器

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <error.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
//////////////////////////////////////////////////////////////
#define ERR_EXIT(m)         
    do                      
    {                       
        perror(m);          
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } while (0);

//自定义包结构体
struct packet
{
    int len; //存放数据的实际长度
    char buf[1024];
};

ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nread;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nread == 0)
            return count - nleft;

        bufp += nread;
        nleft -= nread;
    }

    return count;
}

ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nwritten;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nwritten == 0)
            continue;

        bufp += nwritten;
        nleft -= nwritten;
    }

    return count;
}

//有数据就接受，没有数据就阻塞
ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len)
{
    while (1)
    {
        int ret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK);
        if (ret == -1 && errno == EINTR)
            continue;
        return ret;
    }
}

//读取一行最大的字节数，如果在之前遇到
就返回
//很多消息是在结尾加
，当读到
就结束(FTP)
//readline函数只能用于套接口
ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline)
{
    int ret;
    int nread;
    char *bufp = (char*)buf;
    int nleft = maxline; //剩余的字节数
    while (1)
    {
        //接收到bufp的缓冲区中，recv_peek不会清除recv_peek中的数据
        ret = recv_peek(sockfd, bufp, nleft);
        if (ret < 0)
            return ret;
        else if (ret == 0)
            return ret;
        //接收到的字节数
        nread = ret;
        int i;
        for (i = 0; i < nread; i++) //判断bufp中是否有换行符
        {
            if (bufp[i] == '
')
            {
                //下标为i总共有i+1个字节
                ret = readn(sockfd, bufp, i + 1);
                if (ret != i + 1) //接收失败
                    exit(EXIT_FAILURE);
                return ret;
            }
        }

        if (nread > nleft) //读到的字节数大于剩余的字节数
            exit(EXIT_FAILURE);

        nleft -= nread; //剩余的字节
                        //读取走nread个字节
        ret = readn(sockfd, bufp, nread);

        if (ret != nread)
            exit(EXIT_FAILURE);

        bufp += nread; //下一次的指针偏移量
    }

    return -1;
}

void do_service(int sock)
{
    char recvbuf[1024]={0};
    while (1)
    {
        memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
        int ret=readline(sock,recvbuf,sizeof(recvbuf));
        if (ret == -1)
        {
            ERR_EXIT("read");
        }
        else if (ret == 0)
        {
            printf("peer close
");
            break;
        }
        writen(sock,recvbuf,strlen(recvbuf));
    }
    close(sock);
}
///////////////////////////////////////////////////

int main(void)
{
    //socket
    int listenfd;
    //listenfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    //填充地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    //servaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
    //inet_aton("127.0.0.1",&servaddr.sin_addr);

    //地址复用
    int on = 1;
    if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("setsocketopt");
    }

    //bind 绑定listenfd和本地地址结构
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("bind");
    }

    if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
    {
        ERR_EXIT("listen");
    }

    // 调用listen函数后，就成了被动套接字，否则是主动套接字
    // 主动套接字：发送连接(connect)
    // 被动套接字：接收连接(accept)

    //对方的地址
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
    int conn; //已连接套接字(主动)

    pid_t pid;
    while (1)
    {
        if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
        {
            ERR_EXIT("accept");
        }
        //连接成功后打印客户端的ip和端口
        printf("client: ip=%s | port=%d
", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));

        pid = fork();
        if (pid == -1)
        {
            ERR_EXIT("fork");
        }
        if (pid == 0)
        {
            /* 子进程的处理 */
            close(listenfd); //子进程不需要处理监听，子进程处理通信细节
            //通信处理封装函数
            do_service(conn);
            //一旦客户端关闭进程返回了，这个子进程就要结束
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
        else
        {
            /*父进程的处理 */
            close(conn); //父进程不需要处理连接
        }
    }
    return 0;
}

客户端

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <error.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
//////////////////////////////////////////////////////////////
#define ERR_EXIT(m)         
    do                      
    {                       
        perror(m);          
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } while (0);

//自定义包结构体
struct packet
{
    int len; //存放数据的实际长度
    char buf[1024];
};

ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nread;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nread == 0)
            return count - nleft;

        bufp += nread;
        nleft -= nread;
    }

    return count;
}

ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    size_t nleft = count;
    ssize_t nwritten;
    char *bufp = (char *)buf;

    while (nleft > 0)
    {
        if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        }
        else if (nwritten == 0)
            continue;

        bufp += nwritten;
        nleft -= nwritten;
    }

    return count;
}

//有数据就接受，没有数据就阻塞
ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len)
{
    while (1)
    {
        int ret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK);
        if (ret == -1 && errno == EINTR)
            continue;
        return ret;
    }
}

//读取一行最大的字节数，如果在之前遇到
就返回
//很多消息是在结尾加
，当读到
就结束(FTP)
//readline函数只能用于套接口
ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline)
{
    int ret;
    int nread;
    char *bufp = (char*)buf;
    int nleft = maxline; //剩余的字节数
    while (1)
    {
        //接收到bufp的缓冲区中，recv_peek不会清除recv_peek中的数据
        ret = recv_peek(sockfd, bufp, nleft);
        if (ret < 0)
            return ret;
        else if (ret == 0)
            return ret;
        //接收到的字节数
        nread = ret;
        int i;
        for (i = 0; i < nread; i++) //判断bufp中是否有换行符
        {
            if (bufp[i] == '
')
            {
                //下标为i总共有i+1个字节
                ret = readn(sockfd, bufp, i + 1);
                if (ret != i + 1) //接收失败
                    exit(EXIT_FAILURE);
                return ret;
            }
        }

        if (nread > nleft) //读到的字节数大于剩余的字节数
            exit(EXIT_FAILURE);

        nleft -= nread; //剩余的字节
                        //读取走nread个字节
        ret = readn(sockfd, bufp, nread);

        if (ret != nread)
            exit(EXIT_FAILURE);

        bufp += nread; //下一次的指针偏移量
    }

    return -1;
}

void do_service(int sock)
{
    char sendbuf[1024]={0};
    char recvbuf[1024]={0};
    while (fgets(sendbuf,sizeof(sendbuf),stdin)!=NULL)
    {
        writen(sock,sendbuf,strlen(sendbuf));
        int ret=readline(sock,recvbuf,sizeof(recvbuf));
        if(ret==-1)
        {
            ERR_EXIT("readline");
        } 
        else if(ret==0)
        {
            printf("server close
");
            break;
        }
        fputs(recvbuf,stdout);
        memset(sendbuf,0,sizeof(sendbuf));
        memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
    }
    close(sock);
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////
int main()
{
    //socket
    int sock;
    if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
    {
        ERR_EXIT("socket");
    }

    // struct sockaddr_in cliaddr;
    // memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    // cliaddr.sin_family = AF_INET;
    // cliaddr.sin_port = htons(2019);
    // cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //htonl可以省略，因为INADDR_ANY是全0的
    // if(bind(sock,(struct sockaddr*)&cliaddr,sizeof(cliaddr))<0)
    // {
    //     ERR_EXIT("bind");
    // }

    //指定服务器的地址结构
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    //客户端不需要绑定和监听
    //connect 用本地套接字连接服务器的地址
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        ERR_EXIT("connect");
    do_service(sock);
    close(sock);
    return 0;
}

23.获得已连接的本地的套接口getsockname

原型

#include <sys/socket.h>
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

参数：

sockfd：套接字

add:接收返回结果的地址结构

addrlen:接收地址的长度

返回值：

若无错误发生，getsockname()返回0。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

connect...
...
struct sockaddr_in localaddr;
socklen_t addrlen=sizeof(localaddr);
gersockname(sock,(struct sockaddr*)&localaddr,&addrlen)

printf("client: ip=%s | port=%d
",inet_ntoa(loacaladdr.sin_addr),ntohs(localaddr.sin_port));
...

24.获得已连接的对等方的套接口getpeername

原型：

#include <sys/socket.h>
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

只有在已经连接后才能获得对等方的套接口信息

参数：addr还是接收返回结果的地址结构

返回值：成功0，失败-1。

25.获取主机名称gethostname

原型:

#include <unistd.h>
int gethostname(char *name, size_t len);

参数：

name:接收返回值的空间

len：空间的大小

返回值：成功0，失败-1。

26.通过主机名获取主机下的所有IP地址gethostbyname

原型：

#include <netdb.h>
extern int h_errno;
struct hostent *gethostbyname(const char *name);

char host[100]={0}
if(gethostname(host,sizeof(host))<0)
    ERR_EXIT("gethostname")；
    
struct hostent *hp;
if(hp=gethostbyname(host)==NULL)
    ERR_EXIT("gethostname");

int i=0;
while(hp->h_addr_list[i]!=NULL)
{
    cout<<inet_ntoa((struct in_addr*)hp->h_addr_list[i]);    //先强转为struct in_addr结构,再将其网络地址转换为点分十进制
    i++;
}

hostent结构体指针

The hostent structure is defined in <netdb.h> as follows:
struct hostent {
    char  *h_name;            /* official name of host */
    char **h_aliases;         /* alias list */
    int    h_addrtype;        /* host address type */
    int    h_length;          /* length of address */
    char **h_addr_list;       /* list of addresses （保存地址列表）*/
}
#define h_addr h_addr_list[0] /* for backward compatibility (如果只获取第一个IP，可以用h_addr宏来代替)*/

27.获得本机IP(第一个IP)函数的封装

int getlocalip(char* ip)    //ip是用来存储返回的地址的空间
{
    char host[100]={0};
    if(gethostname(host,sizeof(host))<0)
        return -1;
    struct hostent *hp;
    if((hp=gethostbyname(host))==NULL)
        return -1;
    strcpy(ip,inet_ntoa(*(struct in_addr*)hp->h_addr_list[0]));    //只获得第一条IP
    return 0;
}

如果只获取第一个IP，可以用h_addr宏来代替

...
strcpy(ip,inet_ntoa(*(struct in_addr*)hp->h_addr));    //只获得第一条IP

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 关于hive当中表的存储和压缩方式总结

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