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1、Linux 下 Socket 编程（1）什么是 SocketSocket 接口是 TCP/IP 网络的 API，Socket 接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发 TCP/IP 网络上的应用程序。要学 Internet 上的 TCP/IP 网络编程，必须理解 Socket 接口。Socket 接口设计者最先是将接口放在 Unix 操作系统里面的。如果了解 Unix 系统的输入和输出的话，就很容易了解 Socket 了。网络的 Socket 数据传输是一种特殊的I/O，Socket 也是一种文件描述符。 Socket 也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返 回一
2、个整型的 Socket 描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该 Socket 实现的。常用的 Socket 类型有两种：流式 Socket （SOCK_STREAM）和数据报式 Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的 TCP 服务应用；数据 报式 Socket 是一种无连接的Socket，对应于无连接的 UDP 服务应用。Socket 建立为了建立 Socket，程序可以调用 Socket 函数，该函数返回一个类似于文件描述符的句柄。socket 函数原型为：int socket(int domain, int type, int p
3、rotocol);domain 指明所使用的协议族，通常为 PF_INET，表示互联网协议族（TCP/IP 协议族）；type 参数指定 socket 的类型： SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM，Socket接口还定义了原始 Socket（SOCK_RAW），允许程序使用低层协议；protocol 通常赋值0。 Socket()调用返回一个整型 socket 描述符，你可以在后面的调用使用它。Socket 描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调用Socket 函数时，socket 执行体将建立一个 Socket，实际上建立一个 Socket意味着为一个 So
4、cket 数据结构分配存储空间。Socket 执行体为你管理描述符表。两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket 数据结构中包含这五种信息。Socket 配置通过 socket 调用返回一个 socket 描述符后，在使用 socket 进行网络传输以前，必须配置该 socket。面向连接的 socket 客户端通过 调用 Connect 函数在 socket 数据结构中保存本地和远端信息。无连接 socket 的客户端和服务端以及面向连接 socket 的服务端通过调用 bind 函数来配置本地信息。Bind 函
5、数将 socket 与本机上的一个端口相关联，随后你就可以在该端口监听服务请求。Bind 函数原型为：int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);Sockfd 是调用 socket 函数返回的 socket 描述符,my_addr 是一个指向包含有本机IP 地址及端口号等信息的 sockaddr 类型的指针；addrlen 常被设置为 sizeof(struct sockaddr)。struct sockaddr 结构类型是用来保存 socket 信息的：struct sockaddr unsigned short sa
6、_family; /* 地址族， AF_xxx */char sa_data14; /* 14 字节的协议地址 */;sa_family 一般为 AF_INET，代表 Internet（TCP/IP）地址族；sa_data 则包含该 socket 的 IP 地址和端口号。另外还有一种结构类型：struct sockaddr_in short int sin_family; /* 地址族 */unsigned short int sin_port; /* 端口号 */struct in_addr sin_addr; /* IP 地址 */unsigned char sin_zero8; /* 填
7、充 0 以保持与 struct sockaddr 同样大小 */;这个结构更方便使用。sin_zero 用来将 sockaddr_in 结构填充到与 struct sockaddr 同样的长度，可以用 bzero()或 memset()函数将其置为零。指向sockaddr_in 的指针和指向 sockaddr 的指针可以相互转换，这意味着如果一个函数所需参数类型是 sockaddr 时，你可以在函数调用的时候将一个指向 sockaddr_in 的指针转换为指向 sockaddr 的指针；或者相反。使用 bind 函数时，可以用下面的赋值实现自动获得本机 IP 地址和随机获取一个没有被占用的端口
8、号：my_addr.sin_port = 0; /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机 IP 地址 */通过将 my_addr.sin_port 置为 0，函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。同样，通过将 my_addr.sin_addr.s_addr 置为 INADDR_ANY，系统会自动填入本机 IP 地址。注意在使用 bind 函数是需要将 sin_port 和 sin_addr 转换成为网络字节优先顺序；而sin_addr 则不需要转换。计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先和
9、低位字节优先。Internet 上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器，在 Internet 上传输数据时就需要进行转换，否则就会出现数据不一致。下面是几个字节顺序转换函数：htonl()：把 32 位值从主机字节序转换成网络字节序htons()：把 16 位值从主机字节序转换成网络字节序ntohl()：把 32 位值从网络字节序转换成主机字节序ntohs()：把 16 位值从网络字节序转换成主机字节序 Bind()函数在成功被调用时返回 0；出现错误时返回-1并将 errno 置为相应的错误号。需要注意的是，在调用 bind 函数时一般不要将端
10、口号置为小于 1024 的值，因为1 到 1024 是保留端口号，你可以选择大于 1024 中的任何一个没有被占用的端口号。连接建立面向连接的客户程序使用 Connect 函数来配置 socket 并与远端服务器建立一个 TCP连接，其函数原型为：int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);Sockfd 是 socket 函数返回的 socket 描述符；serv_addr 是包含远端主机 IP 地址和端口号的指针；addrlen 是远端地质结构的长度。 Connect 函数在出现错误时返回-1，并且设置 er
11、rno 为相应的错误码。进行客户端程序设计无须调用 bind()，因为这种情况下只需知道目的机器 的 IP 地址，而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心，socket 执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口，并通知你的程序数据什么时候到 打断口。Connect 函数启动和远端主机的直接连接。只有面向连接的客户程序使用 socket 时才需要将此 socket 与远端主机相连。无连接协议从不建立直接连接。面向连接的服务器也从不启动一个连接，它只是被动的在协议端口监听客户的请求。Listen 函数使 socket 处于被动的监听模式，并为该 socket 建立一个输入数据队列，将到达的
12、服务请求保存在此队列中，直到程序处理它们。int listen(int sockfd， int backlog);Sockfd 是 Socket 系统调用返回的 socket 描述符；backlog 指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待 accept()它们（参考下文）。 Backlog 对队列中等待 服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省值为 20。如果一个服务请求到来时，输入队列已满，该 socket 将拒绝连接请求，客户将收到一个出错信息。当出现错误时 listen 函数返回 -1，并置相应的 errno 错误码。accept()函数让服务器接收客户的连接请
13、求。在建立好输入队列后，服务器就调用accept 函数，然后睡眠并等待客户的连接请求。int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);sockfd 是被监听的 socket 描述符，addr 通常是一个指向 sockaddr_in 变量的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息（某 台主机从某个端口发出该请求）；addrten 通常为一个指向值为 sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。出现错误时accept 函数返回-1 并置相应的 errno 值。首先，当 accept 函数监视的 socket 收到连接
14、请求时，socket 执行体将建立一个新的 socket，执行体将这个新 socket 和请求连接进程的地址联系起来，收到服务请求的 初始 socket 仍可以继续在以前的 socket 上监听，同时可以在新的 socket 描述符上进行数据传输操作。数据传输Send()和 recv()这两个函数用于面向连接的 socket 上进行数据传输。Send()函数原型为：int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);Sockfd 是你想用来传输数据的 socket 描述符；msg 是一个指向要发送数据的指针；Len是以字节为单位的
15、数据的长度；flags 一般情况下置为 0（关于该参数的用法可参照 man手册）。Send()函数返回实际上发送出的字节数，可能会少于你希望发送的数据。在程序中应该将 send()的返回值与欲发送的字节数进行比较。当 send()返回值与 len 不匹配时，应该对这种情况进行处理。char *msg = Hello!;int len, bytes_sent;len = strlen(msg);bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0);recv()函数原型为：int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int fl
16、ags);Sockfd 是接受数据的 socket 描述符；buf 是存放接收数据的缓冲区；len 是缓冲的长度。Flags 也被置为 0。Recv()返回实际上接收的字节数，当出现错误时，返回-1 并置相应的 errno 值。Sendto()和 recvfrom()用于在无连接的数据报 socket 方式下进行数据传输。由于本地socket 并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址。sendto()函数原型为：int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);该函数比 send()函数多了两个参数，to 表示目地机的 IP 地址和端口号信息，而tolen 常常被赋值为 sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。Recvfrom()函数原型为：in
