【Linux】Socket编程基础

字节序

• 多个字节在内存中的存放顺序，分为小端字节序和大端字节序，小端字节序时数据的低位存储在内存的低位，而大端字节序则是数据的高位存储在内存的高位。
• 网络字节序都是大端字节序，网络通信前都要将主机字节序转化成网络字节序。

字节序转化函数

#include <arpa/inet.h> // 或者 <netinet/in.h>// 将主机字节序转换为网络字节序（大端），32位转IP，16位转端口。
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);// 将网络字节序转换为主机字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);//将点分十进制形式的IP地址字符串转换为相应的网络字节序。
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
//af: 地址族，可以是 AF_INET（IPv4）或 AF_INET6（IPv6）。
//src: 包含IP地址的点分十进制字符串。
//dst:用于存放转换后的网络字节序二进制IP地址。
//成功转换IPv4/IPv6地址时返回1，当输入的字符串不是有效的IP地址时返回0，发生错误时返回-1。/即将网络字节序转换为点分十进制字符串形式。
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
//af: 地址族，同样可以是AF_INET 或 AF_INET6。
//src: 指向要转换的网络字节序的指针。
//dst: 用于存放转换后字符串的缓冲区。
//size: 目标缓冲区的大小。
返回值:
//成功时返回指向转换后字符串的指针。如果发生错误（如缓冲区太小），则返回NULL。

套接字

socket通用结构体

• sockaddr_in结构体是较为广泛使用的结构体，用于表示IPv4的网络地址信息，包括IP地址和端口号。
• 网络通信前都要将本地字节序转化为网络字节序，接收后需要将网络字节序再转化为本地字节序。

#include <netinet/in.h>struct sockaddr_in {short sin_family; // 16位地址族，对于IPv4应设为AF_INETunsigned short sin_port;  // 16位端口号，使用网络字节序struct in_addr sin_addr;   // 32位IP地址，实际上是一个in_addr结构体，其中s_addr来存放char sin_zero[8];  // 未使用，通常填充为0
};//使用
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_family=AF_INET;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &saddr.sin_addr.s_addr); // 将点分十进制IP地址转换为二进制存入sin_addr
saddr.sin_port=htons(6666);// 设置端口号，使用htons转换字节序

通信类型

  　通信类型控制套接字如何传输和处理数据，数据以包的形式传输

• 连接类型/流式：确保所有包依序传输，丢包则重传
• 数据报类型：不保证包的按序到达，可能会丢失

名空间

• 本地名空间：套接字地址为普通地址名，使用在本地通信
• 网络名空间：套接字地址由Internet地址和端口号（区分一台主机上多个套接字）确定，使用在网络通信

套接字函数

socket()：创建套接字

• 原型：int socket(int domain,int type,int protocal);
• 参数：名空间、通信类型、协议
• 名空间：AF/PF_LOCAL(本地名空间)、AF/PF_INET(网络名空间-ipv4)
• 通信类型：SOCK_STREAM(连接类型/流式)、SOCK_DGRAM(数据报类型)
• 协议：0，系统自动选择协议，有IPPROTO_TCP或IPPROTO_UDP
• 返回值：套接字描 述符，失败返回-1

bind()函数：绑定服务器套接字与其地址、端口

• 原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
• 参数：sockfd为服务端创建的套接字文件描述符，addr指向一个地址结构包含服务器本身的地址以及端口号，addrlen为结构体addr的长度

listen()函数：侦听客户连接

• 原型：int listen(int sockfd, int backlog);
• 参数：sockfd为已绑定IP地址和端口号的套接字描述符、backlog指定有多少个挂起连接可以进入队列，超出该值的连接将被抛弃。

connect()：连接服务器套接字

• 创建两个套接字的连接，客户发起系统调用，申请与服务器建立连接
• 原型：int connect(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);
• 参数：sockfd为客户端创建的套接字文件描述符，addr指向一个地址结构包含服务器绑定的地址以及端口号，addrlen为结构体addr的长度
• 返回值：0成功、-1失败

accept()函数：服务器阻塞等待接受连接，并为该连接返回一个新的套接字描述符

• 原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
• 参数：sockfd为监听状态的套接字描述符、addr指向一个地址结构，用来接收客户端的地址，addrlen为结构体addr长度
• 返回值：成功返回新创建的、与客户端连接的套接字描述符，失败返回-1
• 原先套接字文件描述符可以继续接受新连接

send()函数：发送数据

• 用途：send() 函数用于在已连接的套接字上发送数据，常用于TCP套接字。它允许程序向网络连接的另一端发送数据。

ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);//成功发送的字节数，如果发送失败，返回 -1。//socket: 整型变量，表示发送数据的套接字描述符。这个描述符是由 socket() 函数创建并通过 connect() 函数（对于客户端）或者 accept() 函数（对于服务器端）准备好的。//buffer: 指向要发送数据的缓冲区的指针。//length: 要发送数据的字节数，以字节为单位。//flags: 用于控制操作的标志，可以是0或以下标志的组合。常用的标志有：
/*
MSG_DONTROUTE: 不查找路由表，直接发送到本地网络接口。
MSG_OOB: 发送带外数据。
MSG_NOSIGNAL: 禁止 SIGPIPE 信号的生成，当对端关闭连接时，本端继续发送数据将不会收到这个信号，默认行为是进程会收到 SIGPIPE 信号并终止。
*/

recv()函数：接收数据

ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags);//成功时，recv() 返回实际接收到的字节数。失败返回-1//socket: 整型变量，表示接收数据的套接字描述符。必须是通过 socket() 函数创建并经过 connect()（客户端）或 accept()（服务器端）的套接字。//buffer: 指向缓冲区的指针。//length: 指定缓冲区的大小。//flags: 选项标志，用于控制接收操作的行为。常见的标志有：
/*
MSG_PEEK: 查看数据但不将其从接收缓冲区中移除，可用于非破坏性地检查数据。
MSG_DONTWAIT: 非阻塞操作，如果当前没有数据可读，立即返回，而不是阻塞等待。
其他系统特定的标志。
*/

close()：释放套接字

• int close(int fd);

补充

• 套接字描述符实则就是一种特殊的文件描述符，所以也可以使用文件的读写操作来进行即使用read()、write()
• 在网络通信中，通过文件描述符来发送和接收数据，实际上网络通信中的文件描述符标识的是一个缓冲区，分为发送缓冲区和接收缓冲区，发送方发送数据实际上是先发送到发送方的发送缓冲区，再发送到接收方的接收缓冲区，接收数据则是从接收缓冲区读取数据。