Linux socket网络编程概述 和 相关API讲解

socket网络编程的步骤

大体上，连接的建立过程就是：服务器在确定协议类型后，向外广播IP地址和端口号，并监听等待，直到客户端获取了IP地址和端口号并成功连接：

 使用socket来进行tcp协议的网络编程的大体步骤：

其实socket的使用就像之前文件编程中打开文件的操作一样，返回的是一个标识符，之后就对这个标识符进行操作。

相关的API讲解

参考：linux网络编程：网络socket基础编程(一) 基础API_Jags的博客-CSDN博客

socket函数

创建套接字的函数

头文件

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

函数原型

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

函数参数

• domian：表示所使用的协议族，可以选取以下值中的一个：

AF_INET：IPv4因特网域 （最常用，TCP/IP的协议族）

AF_INET6：IPv6因特网域

AF_UNIX：Unix域

AF_ROUTE：路由套接字

AF_KEY：密钥套接字

AF_UNSPEC：未指定

... ...

• type：指定socket的类型，可以选取以下值中的一个：

SOCK_STREAM：字节流套接字（提供可靠，面向连接的信息流，使用TCP协议，保证了数据的正确性和顺序性）

SOCK_DGRAM：数据报套接字（提供无连接的服务，数据可以通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不能保证可靠性，使用UDP协议）

SOCK_RAW：原始套接字（运行程序使用底层协议如IP或ICMP直接进行访问，功能强大但使用不便，主要用于协议的开发）

... ...

• protocol：协议的类型，通常赋值“0”，表示type类型对应的默认协议，也可以从以下值中选一个：

IPPROTO_TCP：tcp协议

IPPROTO_UDP：udp协议

IPPROTO_SCTP：sctp协议

IPPROTO_TIPC：tipc协议

... ...

• 返回值：成功则返回 监听套接字描述符，失败返回-1

 

bind函数（服务器）

服务器绑定IP和端口号到网络标识符的函数

头文件

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

函数原型

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

函数参数

• sockfd：socket函数返回的 监听套接字描述符
• addr：一个结构体指针，指向 “包含有本机IP地址以及端口号” 的 “sockaddr结构体” 的指针

//ipv4（AF_INET）对应的地址结构
struct sockaddr{unsigned short as_family; //协议族char sa_data[14]; //IP+端口号
};等价于，下面这种是优化版struct sockaddr_in{sa_family_t sin_family; //协议族in_port_t sin_port; //端口号struct in_addr sin_addr; //IP地址结构体unsigned char sin_zero[8]; //填充，没有实际意义，只是为了跟socketaddr结构在内存中对齐，这样两者才能相互转换
};

• addrlen：第二个参数所指向的结构体的长度，使用 sizeof(）来获取
• 返回值：成功返回0，失败返回-1

listen函数（服务器）

服务器监听设置的函数

头文件

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

函数原型

int listen(int sockfd, int backlog);

函数参数

• sockfd：socket函数返回的 监听套接字描述符
• backlog：指定在请求队列中允许的最大请求数
• 返回值：成功则返回0，失败返回-1

accept函数（服务器）

服务器接受连接的函数，用于从已完成连接队列的队头返回下一个已完成连接，如果已完成连接队列为空，那么进程投入睡眠

头文件

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

函数原型

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

函数参数

• sockfd：socket函数返回的 监听套接字描述符
• addr：用来返回已连接的客户端的协议地址，不关心就写NULL
• addrlen：返回上一个参数对应结构体的长度，不关心就写NULL
• 返回值：成功则返回已 连接套接字描述符，失败返回-1

connect函数（客户端）

客户端连接的函数，如果是TCP套接字,调用 connect函数将激发TCP的三路握手过程

头文件

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

函数原型

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

函数参数

• sockfd：套接字描述符
• addr：服务器端的协议地址
• addrlen：返回上一个参数对应结构体的长度
• 返回值：成功返回0，失败返回-1

inet_aton 和 inet_ntoa函数

地址转换的API

头文件

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

函数原型

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
//把字符串形式的“192.168.X.XXX”转为网络能识别的格式

char *inet_ntoa(struct in_addr in);
//把网络格式的IP地址转为字符串形式

函数参数1

• cp：字符串形式的IP地址
• inp：存放转化后的 网络形式的IP地址
• 返回值：成功返回1，失败返回0

函数参数2

• in：网络形式的IP地址
• 返回值：成功返回点分十进制数，失败返回NULL

read 和 write 函数

在套接字通讯中进行字节读取函数

和之前文件的的读写函数名字一样，但参数不太一样，因为在套接字的通讯中，输入或输出的字节可能比请求的少。

使用详见：使用read write 读写socket_san.hang的博客-CSDN博客

头文件

#include <unistd.h>

函数原型

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
//将buf中的nbytes个字节写入到文件描述符fd，成功时返回写的字节数

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbyte);
//从fd读取nbyte个字节到buf中，返回实际所读的字节数

网络I/O还有一些函数，例如 recv()/send(); readv()/writev(); recvmsg()/sendmsg()等...

send 和 recv函数

另一组用于socket数据收发的API

头文件

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

函数原型

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);

函数参数

• sockfd：socket函数返回的 监听套接字描述符
• buf：代发数据 / 接受缓冲区
• len：数据长度
• flags：通常为0
• 返回值：成功返回 发送 / 接收 的字节数， 失败 返回-1