Linux网络编程（2）：基于TCP的套接字编程

参考资料：

http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/12/12/1903949.html
http://goodcandle.cnblogs.com/archive/2005/12/10/294652.aspx

    

1、socket函数

#include<sys/socket.h>

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

指定期望的通信协议类型（使用IPv4的TCP、Ipv6的UDP、Unix域字节流协议等）；其中，family参数指明协议簇，type参数指明套接字类型，protocol参数应该设定为某个协议类型常值，或者设为0.它是某一常数值。

family：AF_INET(IPv4协议)，AF_INET6(IPv6协议)，AF_LOCAL（Unix域协议），AF_ROUTE（路由套接字），AF_KEY（密钥套接字）

type：SOCK_STREAM（字节流套接字），SOCK_DGRAM（数据报套接字），SOCK_SEQPACKET（有序分组套接字），SOCK_RAW（原始套接字）

protocol：IPPROTO_TCP（TCP传输协议），IPPROTO_UDP（UDP传输协议），IPPROTO_SCTP（SCP传输协议）

2、bind函数

#include<sys/socket.h>

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

       把一个本地协议地址赋予给一个套接字（由socket创建的套接字描述符）。对于网际网协议，协议地址是32位IPv4地址或者128位IPv6地址与16位TCP或UDP端口号的组合。

       对于TCP，调用bind函数可以指定一个端口号，或指定一个IP地址，也可以两者都指定，还可以两者都不指定。如果指定端口号为0，那么内核就在bind被调用时选择一个临时端口，而如果指定IP地址为通配地址，那么内核将等到套接字已连接（TCP）或者已在套接字上发出数据报（UDP）是才选择一个本地IP地址。对于IPv4来说，通配地址由常值INADDR_ANY来指定，其值一般为0，它告诉内核去选择IP地址。有时候，为了得到内核所选择的这个临时端口值，必须调用函数getsocdname来返回协议地址。

struct sockaddr_in servaddr;

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);   //头文件<netinet/in.h>

3、connect函数

#include<sys/socket.h>

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

     TCP客户端用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

     sockfd是由socket函数返回的套接字描述符，第二个、第三个参数分别是一个指向套接字地址结构的指针和该结构的大小。此时的套接字地址结构必须含有服务器的IP地址和端口号。

     客户在调用函数connect前，不必非得调用bind函数，因为如果需要的话，内核会确定源IP地址，并选择一个临时端口作为源端口。如果是TCP套接字，调用connect函数将激发TCP的“三次握手”，而且在连接建立成功或出错时才返回。 

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1. struct sockaddr_in servaddr;  
2. if(argc!=2)  
3.     err_quit(usage: a.out <IPaddress>");  
4. if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))<0)  
5.     err_sys("socket error");  
6. bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));  
7. servaddr.sin_family = AF_INET;  
8. servaddr.sin_port = htons(13);  
9. if(inet_pton(AF_INET , argv[1] , &servaddr.sin_addr)<=0)  
10.     err_quit("inet_pton error fof %s", argv[1]);  
11. if(connect(sockfd , (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)  
12.     err_sys(“connect error”);  

4、listen函数

#include<sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

listen函数仅由TCP服务器调用，通常应该在调用socket和bind这两个函数之后，并在调用accept函数之前调用。它做两件事情：

（1）当socket函数创建一个套接字时，它被假设为一个主动套接字，也就是说，它是一个将调用connect发起连接的客户套接字。listen函数把一个未连接的套接字转换成一个被动套接字，指示内核应接受指向该套接字的连接请求。

（2）规定了内核应该为相应套接字排队的最大连接数。

另外，我们应该知道的一点是：backlog参数可以被认为未完成连接队列和已完成对连接队列总和的最大值。

5、accept函数

#include<sys/socket.h>

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

accept函数由TCP服务器调用，用于从已完成连接队列队头返回下一个已完成连接。如果已完成连接队列为空，那么进程被投入睡眠（假定套接字为默认的阻塞方式）。参数cliaddr和addrlen用来返回已连接的对端进程（客户）的协议地址。addrlen是值-结果参数：调用前，我们将由*addrlen所引用的整数值置为由cliaddr所指的套接字地址结构的长度，返回时，该整数值即为由内核存放在该套接字地址结构内的确切字节数。

如果accept成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新描述符，代表与所返回客户的TCP连接。

在accept函数中，第一个参数sockfd为监听套接字描述符（由socket创建，随后用作bind和listend的一个参数的描述符）；而accept函数返回值为已连接套接字描述符。一个服务器通常仅仅创建一个监听套接字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个服务器进程接受的客户连接创建一个已连接套接字（也就是说对于它的TCP三次握手过程已经完成）。当服务器完成对某个给定客户的服务时，相应的已连接套接字就被关闭。

6、read、write函数

      建立好了TCP连接之后，我们就可以把得到的套接字当做文件描述符来使用。由此，想到了网络程序里面的基本的读写函数read和write函数。

write函数：ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes);
       write函数将buf中的nbytes字节内容写入到文件描述符中，成功返回写的字节数，失败返回-1，并设置errno变量。在网络程序中，当我们向套接字文件描述舒服写数据时有两种可能：
     （1）write的返回值大于0，表示写了部分数据或者是全部的数据，这样用一个while循环不断的写入数据，但是循环过程中的buf参数和nbytes参数是我们自己来更新的，也就是说，网络编程中写函数是不负责将全部数据写完之后再返回的，说不定中途就返回了！write成功返回，只是buf中的数据被复制到了kernel中的TCP发送缓冲区。至于数据什么时候被发往网络，什么时候被对方主机接收，什么时候被对方进程读取，系统调用层面不会给予任何保证和通知。write在什么情况下会阻塞？当kernel的该socket的发送缓冲区已满时。对于每个socket，拥有自己的send buffer和receive buffer。

     （2）返回值小于0，此时出错了，需要根据错误类型进行相应的处理。如果错误是EINTR表示在写的时候出现了中断错误，如果是EPIPE表示网络连接出现了问题。

read函数：ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte)
      read函数是负责从fd中读取内容，然后将这些读取的字符放入某一个预存的缓冲区buf，nbyte表示调用一次read操作，应该读多少数量的字符。当读取成功时，read返回实际读取到的字节数，如果返回值是0，表示已经读取到文件的结束了，小于0表示是读取错误。如果错误是EINTR表示在写的时候出现了中断错误，如果是EPIPE表示网络连接出现了问题。

      在《UNIX网络编程》一书中，将read、write分别改写成了readn、writen。

7、recv、send函数

    Recv函数和read函数提供了read和write函数一样的功能，不同的是他们提供了四个参数。

    Int recv(int fd,void *buf,int len,int flags)

    Int send(int fd,void *buf,int len,int flags)

    前面的三个参数和read、write函数是一样的。第四个参数可以是0或者是一下组合：

    MSG_DONTROUTE：不查找表

    是send函数使用的标志，这个标志告诉IP，目的主机在本地网络上，没有必要查找表，这个标志一般用在网络诊断和路由程序里面。

    MSG_OOB：接受或者发生带外数据

    表示可以接收和发送带外数据。

    MSG_PEEK：查看数据，并不从系统缓冲区移走数据

    是recv函数使用的标志，表示只是从系统缓冲区中读取内容，而不清楚系统缓冲区的内容。这样在下次读取的时候，依然是一样的内容，一般在有过个进程读写数据的时候使用这个标志。

    MSG_WAITALL：等待所有数据

    是recv函数的使用标志，表示等到所有的信息到达时才返回，使用这个标志的时候，recv返回一直阻塞，直到指定的条件满足时，或者是发生了错误。

8、close函数

#include<unistd.h>

int close(int sockfd);

关闭套接字,并终止TCP连接。