Beej网络socket编程指南

bind()函数
　　一旦你有一个套接字，你可能要将套接字和机器上的一定的端口关联 起来。(如果你想用listen()来侦听一定端口的数据，这是必要一步--MUD 告 诉你说用命令 "telnet x.y.z 6969"。)如果你只想用 connect()，那么这个步 骤没有必要。但是无论如何，请继续读下去。
这里是系统调用 bind() 的大概：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen); 
sockfd 是调用 socket 返回的文件描述符。my_addr 是指向数据结构 struct sockaddr 的指针，它保存你的地址(即端口和 IP 地址) 信息。 addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。 
简单得很不是吗? 再看看例子： 
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#define MYPORT 3490 
main()
　　 {
　　 int sockfd;
　　 struct sockaddr_in my_addr;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /*需要错误检查 */
my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ 
　　 my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */ 
　　 my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10"); 
　　 bzero(&(my_addr.sin_zero),; /* zero the rest of the struct */ 
/* don't forget your error checking for bind(): */ 
　　 bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)); 
　　 . 
　　 . 
　　 . 
这里也有要注意的几件事情。my_addr.sin_port 是网络字节顺序， my_addr.sin_addr.s_addr 也是的。另外要注意到的事情是因系统的不同， 包含的头文件也不尽相同，请查阅本地的 man 帮助文件。
在 bind() 主题中最后要说的话是，在处理自己的 IP 地址和/或端口的 时候，有些工作是可以自动处理的。
my_addr.sin_port = 0; /* 随机选择一个没有使用的端口 */ 
　　my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 使用自己的IP地址 */ 
通过将0赋给 my_addr.sin_port，你告诉 bind() 自己选择合适的端 口。同样，将 my_addr.sin_addr.s_addr 设置为 INADDR_ANY，你告诉 它自动填上它所运行的机器的 IP 地址。
如果你一向小心谨慎，那么你可能注意到我没有将 INADDR_ANY 转 换为网络字节顺序！这是因为我知道内部的东西：INADDR_ANY 实际上就 是 0！即使你改变字节的顺序，0依然是0。但是完美主义者说应该处处一 致，INADDR_ANY或许是12呢？你的代码就不能工作了，那么就看下面 的代码：
my_addr.sin_port = htons(0); /* 随机选择一个没有使用的端口 */ 
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/* 使用自己的IP地址 */ 
你或许不相信，上面的代码将可以随便移植。我只是想指出，既然你 所遇到的程序不会都运行使用htonl的INADDR_ANY。
bind() 在错误的时候依然是返回-1，并且设置全局错误变量errno。 
在你调用 bind() 的时候，你要小心的另一件事情是：不要采用小于 1024的端口号。所有小于1024的端口号都被系统保留！你可以选择从1024 到65535的端口(如果它们没有被别的程序使用的话)。
你要注意的另外一件小事是：有时候你根本不需要调用它。如果你使 用 connect() 来和远程机器进行通讯，你不需要关心你的本地端口号(就象 你在使用 telnet 的时候)，你只要简单的调用 connect() 就可以了，它会检 查套接字是否绑定端口，如果没有，它会自己绑定一个没有使用的本地端 口。

gethostname()函数
　　甚至比 getpeername() 还简单的函数是 gethostname()。它返回你程 序所运行的机器的主机名字。然后你可以使用 gethostbyname() 以获得你 的机器的 IP 地址。
　　下面是定义：
　　#include <unistd.h>
int gethostname(char *hostname, size_t size);
参数很简单：hostname 是一个字符数组指针，它将在函数返回时保存
主机名。size是hostname 数组的字节长度。
函数调用成功时返回 0，失败时返回 -1，并设置 errno。 

域名服务（DNS）
　　如果你不知道 DNS 的意思，那么我告诉你，它代表域名服务(Domain Name Service)。它主要的功能是：你给它一个容易记忆的某站点的地址， 它给你 IP 地址(然后你就可以使用 bind(), connect(), sendto() 或者其它 函数) 。当一个人输入：
　　 $ telnet whitehouse.gov 
telnet 能知道它将连接 (connect()) 到 "198.137.240.100"。 
但是这是如何工作的呢? 你可以调用函数 gethostbyname()： 
#include <netdb.h>
　　struct hostent *gethostbyname(const char *name); 
很明白的是，它返回一个指向 struct hostent 的指针。这个数据结构 是这样的：
　　 struct hostent {
　　 char *h_name;
　　 char **h_aliases;
　　 int h_addrtype;
　　 int h_length;
　　 char **h_addr_list;
　　 };
　　 #define h_addr h_addr_list[0] 
这里是这个数据结构的详细资料： 
struct hostent: 
　　h_name – 地址的正式名称。
　　h_aliases – 空字节-地址的预备名称的指针。
　　h_addrtype –地址类型; 通常是AF_INET。 
　　h_length – 地址的比特长度。
　　h_addr_list – 零字节-主机网络地址指针。网络字节顺序。
　　h_addr - h_addr_list中的第一地址。
gethostbyname() 成功时返回一个指向结构体 hostent 的指针，或者 是个空 (NULL) 指针。(但是和以前不同，不设置errno，h_errno 设置错 误信息。请看下面的 herror()。) 
但是如何使用呢? 有时候（我们可以从电脑手册中发现），向读者灌输 信息是不够的。这个函数可不象它看上去那么难用。
这里是个例子：

#include <stdio.h>
　　#include <stdlib.h>
　　#include <errno.h>
　　#include <netdb.h>
　　#include <sys/types.h>
　　#include <netinet/in.h>
int main(int argc, char *argv[])
　　 {
　　 struct hostent *h;
if (argc != 2) { /* 检查命令行 */
　　 fprintf(stderr,"usage: getip address
");
　　 exit(1);
　　 }
if ((h=gethostbyname(argv[1])) == NULL) { /* 取得地址信息 */
　　 herror("gethostbyname");
　　 exit(1);
　　 }
printf("Host name : %s
", h->h_name);
　　printf("IP Address : %s
",inet_ntoa(*((struct in_addr *)h->h_addr)));
return 0;
　　 }

在使用 gethostbyname() 的时候，你不能用 perror() 打印错误信息 (因为 errno 没有使用)，你应该调用 herror()。
相当简单，你只是传递一个保存机器名的字符串(例如 "whitehouse.gov") 给 gethostbyname()，然后从返回的数据结构 struct hostent 中获取信息。 
唯一也许让人不解的是输出 IP 地址信息。h->h_addr 是一个 char *， 但是 inet_ntoa() 需要的是 struct in_addr。因此，我转换 h->h_addr 成 struct in_addr *，然后得到数据。

客户-服务器背景知识
　　这里是个客户--服务器的世界。在网络上的所有东西都是在处理客户进 程和服务器进程的交谈。举个telnet 的例子。当你用 telnet (客户)通过23 号端口登陆到主机，主机上运行的一个程序(一般叫 telnetd，服务器)激活。 它处理这个连接，显示登陆界面，等等。


图2：客户机和服务器的关系
图 2 说明了客户和服务器之间的信息交换。 
注意，客户--服务器之间可以使用SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM 或者其它(只要它们采用相同的)。一些很好的客户--服务器的例子有 telnet/telnetd、 ftp/ftpd 和 bootp/bootpd。每次你使用 ftp 的时候，在远 端都有一个 ftpd 为你服务。 
一般，在服务端只有一个服务器，它采用 fork() 来处理多个客户的连 接。基本的程序是：服务器等待一个连接，接受 (accept()) 连接，然后 fork() 一个子进程处理它。这是下一章我们的例子中会讲到的。 

简单的服务器
　　这个服务器所做的全部工作是在流式连接上发送字符串 "Hello, World! "。你要测试这个程序的话，可以在一台机器上运行该程序，然后 在另外一机器上登陆： 
　　 $ telnet remotehostname 3490 
remotehostname 是该程序运行的机器的名字。 
服务器代码：

/*
** server.c -- a stream socket server demo
*/

#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 "3490"  // the port users will be connecting to

#define BACKLOG 10     // how many pending connections queue will hold

void sigchld_handler(int s)
{
    while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}

// get sockaddr, IPv4 or IPv6:
void *get_in_addr(struct sockaddr *sa)
{
    if (sa->sa_family == AF_INET) {
        return &(((struct sockaddr_in*)sa)->sin_addr);
    }

    return &(((struct sockaddr_in6*)sa)->sin6_addr);
}

int main(void)
{
    int sockfd, new_fd;  // listen on sock_fd, new connection on new_fd
    struct addrinfo hints, *servinfo, *p;
    struct sockaddr_storage their_addr; // connector's address information
    socklen_t sin_size;
    struct sigaction sa;
    int yes=1;
    char s[INET6_ADDRSTRLEN];
    int rv;

    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_flags = AI_PASSIVE; // use my IP

    if ((rv = getaddrinfo(NULL, PORT, &hints, &servinfo)) != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s
", gai_strerror(rv));
        return 1;
    }

    // loop through all the results and bind to the first we can
    for(p = servinfo; p != NULL; p = p->ai_next) {
        if ((sockfd = socket(p->ai_family, p->ai_socktype,
                p->ai_protocol)) == -1) {
            perror("server: socket");
            continue;
        }

        if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes,
                sizeof(int)) == -1) {
            perror("setsockopt");
            exit(1);
        }

        if (bind(sockfd, p->ai_addr, p->ai_addrlen) == -1) {
            close(sockfd);
            perror("server: bind");
            continue;
        }

        break;
    }

    if (p == NULL)  {
        fprintf(stderr, "server: failed to bind
");
        return 2;
    }

    freeaddrinfo(servinfo); // all done with this structure

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

    sa.sa_handler = sigchld_handler; // reap all dead processes
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = SA_RESTART;
    if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(1);
    }

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

    while(1) {  // main accept() loop
        sin_size = sizeof their_addr;
        new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &sin_size);
        if (new_fd == -1) {
            perror("accept");
            continue;
        }

        inet_ntop(their_addr.ss_family,
            get_in_addr((struct sockaddr *)&their_addr),
            s, sizeof s);
        printf("server: got connection from %s
", s);

        if (!fork()) { // this is the child process
            close(sockfd); // child doesn't need the listener
            if (send(new_fd, "Hello, world!", 13, 0) == -1)
                perror("send");
            close(new_fd);
            exit(0);
        }
        close(new_fd);  // parent doesn't need this
    }

    return 0;
}

或简单版本：http://tsnc.zhongaokao.com/tsnc_wgrj/doc/socket.html

如果你很挑剔的话，一定不满意我所有的代码都在一个很大的main() 函数中。如果你不喜欢，可以划分得更细点。
你也可以用我们下一章中的程序得到服务器端发送的字符串。 

简单的客户程序 
　　这个程序比服务器还简单。这个程序的所有工作是通过 3490 端口连 接到命令行中指定的主机，然后得到服务器发送的字符串。 
客户代码: 

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

#define PORT 3490 
#define MAXDATASIZE 100 //每次可以接收的最大字节

void main(int argc,char *argv)
{
    int sockfd,numbytes;
    char buf[MAXDATASIZE];
    struct sockaddr_in their_addr;//connector's addr info

    if(argc!=2)
    {
        printf("usage:./cient <ipaddr>
");
        exit(-1);
    }
    if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
    {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    memset(&their_addr,0,sizeof(their_addr));
    their_addr.sin_family=AF_INET;
    their_addr.sin_port=htons(PORT);
    
    inet_aton(argv[1],&their_addr.sin_addr);

    
    if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1)
    {
        perror("connect"); exit(1);
    }
    if((numbytes=recv(sockfd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1)
    {
        perror("recv");
        exit(1);
    }
    buf[numbytes]='';
    printf("Received:%s",buf);
    close(sockfd);
}

运行这个程序出错：段错误，核心已存储。

6.3. Datagram Sockets

We've already covered the basics of UDP datagram sockets with our discussion of sendto() and recvfrom(), above, so I'll just present a couple of sample programs: talker.cand listener.c.

listener sits on a machine waiting for an incoming packet on port 4950. talker sends a packet to that port, on the specified machine, that contains whatever the user enters on the command line.

Here is the source for listener.c: