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C++ 套接字函数详细介绍

article 2025/9/28 3:18:48

头文件

#include <sys/socket.h>   // 套接字基本函数
#include <netinet/in.h>   // IPv4相关定义
#include <arpa/inet.h>    // IP地址转换
#include <unistd.h>       // close()等系统调用
#include <netdb.h>        // 主机和服务信息查询
#include <cstring>        // memset()等字符串操作
#include <iostream>       // 标准输入输出

在C++中，socket() 函数及其相关套接字功能的声明位于 <sys/socket.h> 头文件中。这个头文件是进行套接字编程的基础，包含了创建和管理套接字所需的函数和结构体定义。

详细说明

<sys/socket.h>
包含的内容：
套接字创建函数：socket(), socketpair()
套接字绑定函数：bind()
连接建立函数：connect(), listen(), accept()
数据传输函数：send(), recv(), sendto(), recvfrom(), sendmsg(), recvmsg()
套接字选项设置函数：setsockopt(), getsockopt()
套接字关闭函数：shutdown()
各种套接字相关的结构体和宏定义

1. 套接字创建与配置

1）socket()

#include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);
**功能**：创建一个新的套接字
**参数**：domain：通信域（地址族）AF_INET：IPv4协议AF_INET6：IPv6协议AF_LOCAL：本地通信（Unix域套接字）type：套接字类型SOCK_STREAM：面向连接的TCP套接字SOCK_DGRAM：无连接的UDP套接字SOCK_RAW：原始套接字protocol：通常为0（自动选择默认协议）返回值：成功返回套接字描述符，失败返回-1

2）socketpair()

#include <sys/socket.h>
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);
功能：创建一对相互连接的套接字
常用于：进程间通信

2. 绑定地址与端口

bind()

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
**功能**：将套接字绑定到特定地址和端口
**参数**：sockfd：套接字描述符addr：指向sockaddr结构体的指针addrlen：地址结构体长度

注意：对于客户端通常不需要显式调用，服务器端必须调用

3. 连接建立

connect()

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
**功能**：客户端发起连接请求
参数：同bind()
返回值：成功返回0，失败返回-1

listen()

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
功能：服务器端开始监听连接请求
参数：backlog：等待连接队列的最大长度

accept()

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：接受客户端连接请求
返回值：成功返回新的套接字描述符（用于与客户端通信），失败返回-1

4. 数据传输

send() / recv()

#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);
功能：面向连接的TCP数据传输
参数：flags：通常为0，或MSG_OOB（带外数据）、MSG_PEEK（查看但不移除）等

sendto() / recvfrom()

#include <sys/socket.h>
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);
功能：无连接的UDP数据传输

sendmsg() / recvmsg()

#include <sys/socket.h>
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
功能：更高级的数据传输接口，支持分散/聚集I/O和辅助数据

5. 套接字选项

setsockopt() / getsockopt()

#include <sys/socket.h>
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,void *optval, socklen_t *optlen);

常用选项：

SO_REUSEADDR：允许地址重用
SO_KEEPALIVE：保持连接
SO_BROADCAST：允许广播
SO_LINGER：关闭时行为控制
TCP_NODELAY：禁用Nagle算法

6. 地址转换

inet_pton() / inet_ntop()

#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
功能：IP地址文本表示与二进制格式转换

htonl(), htons(), ntohl(), ntohs()

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
功能：主机字节序与网络字节序转换

7. 套接字关闭

close()

#include <unistd.h>
int close(int fd);
功能：关闭套接字描述符

shutdown()

#include <sys/socket.h>
int shutdown(int sockfd, int how);
功能：更精细地关闭套接字
参数：SHUT_RD：禁止接收SHUT_WR：禁止发送SHUT_RDWR：两者都禁止

8. 其他实用函数

getaddrinfo() / freeaddrinfo()

int getaddrinfo(const char *node, const char *service,const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res);
void freeaddrinfo(struct addrinfo *res);
功能：主机名和服务名到地址信息的转换

getnameinfo()

int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen,char *host, size_t hostlen,char *serv, size_t servlen, int flags);
功能：地址信息到主机名和服务名的转换

示例代码片段
TCP客户端示例

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>int main() {int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);sockaddr_in serv_addr{};serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(8080);inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr);connect(sockfd, (sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));const char *msg = "Hello, Server!";send(sockfd, msg, strlen(msg), 0);char buffer[256];recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer)-1, 0);buffer[recv_len] = '\0';std::cout << "Received: " << buffer << std::endl;close(sockfd);return 0;
}

TCP服务器示例

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>int main() {int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);sockaddr_in address{};address.sin_family = AF_INET;address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;address.sin_port = htons(8080);bind(server_fd, (sockaddr*)&address, sizeof(address));listen(server_fd, 5);sockaddr_in client_addr{};socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);int client_fd = accept(server_fd, (sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);char buffer[256];recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer)-1, 0);buffer[recv_len] = '\0';std::cout << "Received: " << buffer << std::endl;const char *response = "Hello, Client!";send(client_fd, response, strlen(response), 0);close(client_fd);close(server_fd);return 0;
}

注意事项
错误处理：所有套接字函数调用后都应检查返回值
阻塞与非阻塞：套接字默认是阻塞的，可通过fcntl()或ioctl()设置为非阻塞
多线程安全：在多线程环境中使用套接字需要特别注意同步问题
资源释放：确保在程序退出前关闭所有打开的套接字
以上是C++中套接字编程的主要函数介绍，实际开发中通常会将这些函数封装在更高级的类中，如C++的std::net（C++11起）或第三方库如Boost.Asio。

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