socket通信

1：socket()函数

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

socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。

socket函数的三个参数分别为：domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。

type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。

protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议（这个协议我将会单独开篇讨论！）。当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

      htons是将整型变量从主机字节顺序转变成网络字节顺序， 就是整数在地址空间存储方式变为高位字节存放在内存的低地址处。

htonl() 将主机数转换成无符号长整型的网络字节顺序。本函数将一个32位数从主机字节顺序转换成网络字节顺序。

inet_pton是一个IP地址转换函数，可以在将IP地址在“点分十进制”和“二进制整数”之间转换而且，inet_pton和inet_ntop这2个函数能够处理ipv4和ipv6。

2： bind()函数

正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

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

   参数：sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。

   ddr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同，如ipv4对应的是：

 struct sockaddr_in {

    sa_family_t    sin_family;

    in_port_t      sin_port;  

    struct in_addr sin_addr;  

};

struct in_addr {

    uint32_t       s_addr;    

};

ipv6对应的是：

 struct sockaddr_in6 {

    sa_family_t     sin6_family;   

    in_port_t       sin6_port;     

    uint32_t        sin6_flowinfo; 

    struct in6_addr sin6_addr;     

    uint32_t        sin6_scope_id; 

};

struct in6_addr {

    unsigned char   s6_addr[16];   

};

Unix域对应的是：

 #define UNIX_PATH_MAX    108

struct sockaddr_un {

    sa_family_t sun_family;               

    char        sun_path[UNIX_PATH_MAX];  

};

addrlen：对应的是地址的长度。

通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

3： listen()、connect()函数

如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。

int listen(int sockfd, int backlog);

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

listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。

connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

4：accept()函数

TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。

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

accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接。

accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。

5：read()、write()等函数

read()/write()

recv()/send()

readv()/writev()

recvmsg()/sendmsg()

recvfrom()/sendto()

我推荐使用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。

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

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

6：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。

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。

7：C语言实例

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

#define MAXLINE 4096  
  
int main(int argc, char** argv)  
{  
    int     sockfd, n,rec_len;  //socket标志 
    char    recvline[4096], sendline[4096];  //接收和发送消息的数组 
    char    buf[MAXLINE];  
    struct   sockaddr_in  servaddr;  //ipv4的地址 
  
  
    if( argc != 2)
	{  
    printf("usage: ./client <ipaddress>
");  
    exit(0);  
    }  
    
    if( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){  
    printf("create socket error: %s(errno: %d)
", strerror(errno),errno);  
    exit(0);  
    }  
    
    //内存分配空间 
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));  
    //接收为ipv4地址组 
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    //htnos是把 整数转换成网络字节流 
    servaddr.sin_port = htons(8000);  
    
    //inet_pton 可以解决ipv4和ipv6 
    if(inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0){  
    printf("inet_pton error for %s
",argv[1]);  
    exit(0);  
    }  
  
    //连接socket ,连接服务器 
    if( connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){  
    printf("connect error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);  
    exit(0);  
    }  
  
  
    printf("send msg to server: 
");  
    
    //stdin标准字节流  fgets 从文件中读取一个字符串
    fgets(sendline, 4096, stdin);  
    
    //send 发送指定地址数据 
    if( send(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0) < 0)  
    {  
    printf("send msg error: %s(errno: %d)
", strerror(errno), errno);  
    exit(0);  
    }  
    
    //接收消息 
    if((rec_len = recv(sockfd, buf, MAXLINE,0)) == -1) {  
       perror("recv error");  
       exit(1);  
    }  
    
    buf[rec_len]  = '';  
    printf("Received : %s ",buf);  
    //关闭连接 
    close(sockfd);  
    exit(0);  
}  

　　

#include<stdio.h>  
#include<stdlib.h>  
#include<string.h>  
#include<errno.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/socket.h>  
#include<netinet/in.h>  
#define DEFAULT_PORT 8000  
#define MAXLINE 4096  

int main(int argc, char** argv)  
{  
    int    socket_fd, connect_fd;  
    struct sockaddr_in servaddr;  
    char    buff[4096];  
    int     n;  
    //初始化Socket  
    if( (socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){  
    printf("create socket error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);  
    exit(0);  
    }  
    //初始化  
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));   //申请一块内存 
    servaddr.sin_family = AF_INET;   //servaddr 
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//IP地址设置成INADDR_ANY,让系统自动获取本机的IP地址。  
    servaddr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);//设置的端口为DEFAULT_PORT  
  
    //将ip地址绑定到所创建的套接字上  
    if(bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1){  
    printf("bind socket error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);  
    exit(0);  
    }  
    //开始监听是否有客户端连接  
    if( listen(socket_fd, 10) == -1){  
    printf("listen socket error: %s(errno: %d)
",strerror(errno),errno);  
    exit(0);  
    }  
    printf("======waiting for client's request======
"); 
	 
    while(1){  
//阻塞直到有客户端连接，不然多浪费CPU资源。  
        if( (connect_fd = accept(socket_fd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1){  
        printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);  
        continue;  
    }  
//接受客户端传过来的数据  
    n = recv(connect_fd, buff, MAXLINE, 0);  
//向客户端发送回应数据  

    if(!fork()){ /*紫禁城*/  
        if(send(connect_fd, "Hello,you are connected!
", 26,0) == -1)  
        perror("send error");  
        close(connect_fd);  
        exit(0);  
    }  
    buff[n] = '';  
    
    printf("recv msg from client: %s
", buff);  
    //关闭 
    close(connect_fd);  
    }  
    //关闭 
    close(socket_fd);  
}