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1、Linux 环境下的 Socket 编程 来源： Linux 技术中坚站 等级：默认等级 发布于 2005-05-28 17:56 被读 380758 次 【 字体：大 中 小】 什么是 Socket Socket 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
2、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
3、 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 protocol); 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
4、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 Socket 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 socke
5、t 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(stru
6、ct sockaddr)。 struct sockaddr 结构类型是用来保存 socket 信息的： struct sockaddr unsigned short sa_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 sho
7、rt int sin_port; /* 端口号 */ struct in_addr sin_addr; /* IP 地址 */ unsigned char sin_zero8; /* 填充 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
8、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
9、 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
10、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);
11、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 errno 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
12、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
13、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
14、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()
15、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, by
16、tes_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 flags); 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, in
