1 socket通信流程
2 socket编程接口
Linux系统中常用的socket网络编程接口有：
- socket()
- bind()
- listen()
- accept()
- connect()
- send()
- recv()
- close()
- 其中connect()与send()为客户端专用接口；
- bind()、listen()、accept()及recv()为服务器端专用接口；
- socket()与close()则由服务器与客户端共用。
2.1 socket函数
#include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建套接字，类似于文件操作中的open函数。
参数说明：
- domain：指定通信域，选择通信时的协议族：
– AF_INET：网络通信；
– AF_UNIX：本地通信。 - type：指定socket的连接类型，其常用取值为：
– SOCK_STREAM：TCP协议；
– SOCK_DGRAM：UDP协议；
– SOCK_RAW：ICMP协议。 - protocol：一般设置为0，表示使用默认协议。
返回值说明：
- 成功：返回一个文件描述符，之后应用程序可以采用socket通信中的读写函数在网络中收发数据；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.2 bind函数
#include <sys/socket.h>int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
struct sockaddr {sa_family_t sa_family;char sa_data[14]; //进程地址
};
//sockaddr的缺陷为：sa_data把目标地址和端口信息混在一起了
//sockaddr和sockaddr_in长度一样，都是16个字节，即占用的内存大小是一致的，因此可以互相转化。
//sockaddr和sockaddr_in是并列结构，指向sockaddr_in结构的指针也可以指向sockaddr。
#include <netinet/in.h>
struct sockaddr_in {short sin_family;/*Address family一般来说AF_INET（地址族）PF_INET（协议族）*/unsigned short sin_port;/*Port number(必须要采用网络数据格式,普通数字可以用htons()函数转换成网络数据格式的数字)*/ struct in_addr sin_addr;/*IP address in network byte order（Internet address）*/ unsigned char sin_zero[8];/*Same size as struct sockaddr没有实际意义,只是为了跟SOCKADDR结构在内存中对齐*/
};
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr {in_addr_t s_addr;
};
功能：
使服务器端的一个socket文件与网络中的一个进程进行绑定：
- 文件描述符可标识socket文件；
- “主机名+端口号”可标识网络中的唯一进程；
- bind函数实际上是将服务器端的socket文件与网络中的进程地址进程绑定。
参数说明：
- sockfd：socket文件的文件描述符，一般由socket()函数返回；
- addr：指代服务器的通信地址，其本质为struct sockaddr结构体类型的指针；
- addrlen：参数addr的长度，实质上addr参数可接受多种协议的结构体，而这些结构体的长度各不相同，因此需使用参数addrlen额外指定结构体长度。
例如：
struct sockaddr_in servaddr; //结构体定义
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); //结构体清零
servaddr.sin_family = AF_INET; //设置地址类型为AF_INET
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //设置网络地址为INADDR_ANY
servaddr.sin_port = htons(85); //设置端口号为85
返回值说明：
- 成功：返回0；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.3 listen函数
#include <sys/socket.h>int listen(int sockfd, int backlog);
功能：listen函数把一个未连接的套接字转换成一个被动套接字，指示内核应该接受指向该套接字的连接请求。
参数说明：
- sockfd：socket文件描述符；
- backlog：相应套接字请求队列的最大连接个数，也就是服务器同时可建立的最大连接数量。
返回值说明：
- 成功：0；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.4 accept函数
#include <sys/socket.h>int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：accept函数在listen函数之后使用，其功能为阻塞等待客户端的连接请求。
当传输层使用TCP协议时，服务器与客户端在创建连接前，会先经过“三次握手”机制测试连接，“三次握手”完成后，服务器调用accept函数处理连接请求，此时若还没有客户端的请求到达，便阻塞等待调用accept函数的进程，直到接收到客户端发来的请求，且服务器中已创建的连接数未达到backlog，accept函数才会返回，并传出客户端的地址。
参数说明：
- sockfd：socket文件描述符；
- addr：传出参数，表示客户端的地址，当addr = NULL，表示不关心客户端的地址；
- addrlen：传入传出参数，传入是为函数调用提供参数addr的长度，传出时为客户端地址结构体的实际长度。
返回值说明：
- 成功：一个套接字，用于与本次通信的客户端进行数据交互；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.5 connect函数
#include <sys/socket.h>int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能：用于客户端，该函数的功能为向服务器发起连接请求。
- connect函数的参数与bind()函数中参数的形式一致；
- 区别在于bind中的参数为客户端进程地址，而connect的参数为服务器端地址。
参数说明：
- sockfd：socket文件描述符；
- addr：传入参数，表示要连接的服务器地址；
- addrlen：传入参数，为函数调用提供参数addr的长度。
返回值说明：
- 成功：0；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.6 send函数
#include <sys/socket.h>ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能：向处于连接状态的套接字中发送数据。
参数说明：
- sockfd：socket文件描述符；
- buf：指向要发送数据的缓冲区指针；
- len：缓冲区buf中数据的长度；
- flags：表示调用的执行方式（阻塞/非阻塞），通常设置为0。
// 下面的两个函数等效：
write(sockfd, buf,len);
send(sockfd, buf, len, 0);
Linux系统中还提供了sendto()函数和sendsg()函数，这两个函数不但能发送数据给已连接的套接字，还可向未连接的套接字发送数据。
#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 sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
参数说明：
- sendto函数中的前4个参数与send()函数的参数相同，之后的参数dest_addr和addrlen分别用于设置接收数据进程的地址和地址的长度；
- sendmsg函数中的第二个参数msg为struct msghdr类型的结构体指针，该参数用于传入目标进程的地址、地址的长度等信息。
返回值说明：
- 成功：0；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.7 recv函数
#include <sys/socket.h>ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能：用于从已连接的套接字中接收信息。
此外，read()函数、recvfrom()函数和recvmsg()函数也可用于接收信息。
参数说明：
- sockfd：socket文件描述符；
- buf：指向接收数据的缓冲区指针；
- len：缓冲区buf中数据的长度；
- flags：表示调用的执行方式（阻塞/非阻塞），通常设置为0。
返回值说明：
- 成功：返回读到的字节数；
- 失败：返回-1，并设置errno。
2.8 close函数
#include <unistd.h>int close(int fd);
功能：用于释放系统分配给套接字的资源。
参数说明：
- fd：socket文件描述符；
返回值说明：
- 成功：0；
- 失败：返回-1，并设置errno。
