socket基本函数

Socket编程

1.int socket(int domain, int type, int protocol);

调用成功，返回socket文件描述符；失败，返回－1，并设置errno

domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。

协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。

type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。

流式套接字（SOCK_STREAM）: 提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。内设流量控制，避免数据流超限；数据被看作是字节流，无长度限制。文件传送协议（FTP）即使用流式套接字。

 

 

数据报式套接字（SOCK_DGRAM): 提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，

数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。网络文件系统（NFS）使用数据报式套接字。

 

原始式套接字（SOCK_RAW）: 该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备。

 

 

protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议（这个协议我将会单独开篇讨论！）。

 

2.int shutdown(int sockfd, int how);

how：
　　0 – 禁止读
　　1 – 禁止写
　　2 – 禁止读写（）相当于close()

 

      socket是双向的，即数据是双向通信的。

单向的socket便称为半开放Socket。要实现半开放式，需要用到shutdown()函数。

半开放socket使用场景

（1）当你想要确保所有写好的数据已经发送成功时。如果在发送数据的过程中，网络意外断开或者出现异常，系统不一定会返回异常，这是你可能以为对端已经接收到数据了。这时需要用shutdown()来确定数据是否发送成功，因为调用shutdown()时只有在缓存中的数据全部发送成功后才会返回。

2）想用一种方法来捕获程序潜在的错误，这错误可能是因为往一个不能写的socket上写数据，也有可能是在一个不该读操作的socket上读数据。当程序尝试这样做时，将会捕获到一个异常，捕获异常对于程序排错来说是相对简单和省劲的。

3）当你的程序使用了fork()或者使用多线程时，你想防止其他线程或进程访问到该资源，又或者你想立刻关闭这个socket，那么可以用shutdown()来实现。

 

 

 

 

close-----关闭本进程的socket id,但链接还是开着的,用这个socket id的其它进程还能用这个链接,能读或写这个socket id

shutdown--则破坏了socket 链接,读的时候可能侦探到EOF结束符,写的时候可能会收到一个SIGPIPE信号,这个信号可能直到socket buffer被填充了才收到,shutdown还有一个关闭方式的参数,0 不能再读,1不能再写,2 读写都不能,

 

地址格式

struct sockaddr {

    unsigned short sa_family;

    char sa_data[14];

};

此数据结构用做bind、connect、recvfrom、sendto等函数的参数，指明地址信息。

但一般编程中并不直接针对此数据结构操作，而是使用另一个与sockaddr等价的数据结构

 

 

 

 

 

sockaddr_in数据结构

struct sockaddr_in{

    short int sin_family;

    unsigned short int sin_port;

    struct in_addr sin_addr;

    unsigned char sin_zero[8];

};

struct in_addr {

    unsigned long s_addr;

};

typedef structin_addr {

    union {

               struct{

                    unsigned chars_b1,s_b2,s_b3,s_b4;

                      } S_un_b;

             struct{

                unsigned short s_w1,s_w2;

                 } S_un_w;

             unsigned long S_addr;

        }S_un;

} IN_ADDR;     占四个字节

 

sockaddr_in和sockaddr是并列的结构，指向sockaddr_in的结构体的指针也可以指向
sockadd的结构体，并代替它。也就是说，你可以使用sockaddr_in建立你所需要的信息,

可以用C++做个不太准确的假设。  
sockaddr是base  class    
sockaddr_in   等是derived   class  
如此一来，bind,   connect   ,  sendto   ,   recvfrom等函数就h可以使用base   class  
来处理多种不同的derived   class了

 

3.int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_taddrlen);

返回值：若成功则返回0，若错误则返回-1

 

sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。

addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。

addrlen：对应的是地址的长度。

 

 

通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；

 

而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

 

4.int listen(int sockfd, int backlog);

返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1

 

第一个参数即为要监听的socket描述字，

第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。

 

5.int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t*addrlen);

返回值：若成功则返回文件描述符，若出错则返回-1

 

第一个参数为服务器的socket描述字，

第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，

第三个参数为协议地址的长度。

 

注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。

 

6.int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1

 

第一个参数即为客户端的socket描述字，

第二参数为服务器的socket地址，

第三个参数为socket地址的长度。

客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

 

 

数据传输

#include<unistd.h>

ssize_t read(intfd, void *buf, size_t count);

ssize_t write(intfd, const void *buf, size_t count);

 

 

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

 

ssize_tsend(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

1. send函数

int send( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags );  

不论是客户端还是服务器端应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。

客户端程序一般用send函数向服务器发送请求，而服务器则通常用send函数来向客户程序发送应答。

该函数的：

第一个参数指定发送端套接字描述符；

第二个参数指明一个存放应用程序要发送数据的缓冲区；

第三个参数指明实际要发送的数据的字节数；

第四个参数一般置0。

（1）返回值=0：

（2）返回值<0：发送失败，错误原因存于全局变量errno中

（3）返回值>0：表示发送的字节数（实际上是拷贝到发送缓冲中的字节数）

错误代码：

EBADF 参数s 非合法的socket处理代码。
EFAULT 参数中有一指针指向无法存取的内存空间
ENOTSOCK 参数s为一文件描述词，非socket。
EINTR 被信号所中断。
EAGAIN 此操作会令进程阻断，但参数s的socket为不可阻断。
ENOBUFS 系统的缓冲内存不足
ENOMEM 核心内存不足
EINVAL 传给系统调用的参数不正确。

 

ssize_trecv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

int recv( SOCKET s,     char FAR *buf,      int len,     int flags     );   

不论是客户端还是服务器端应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据。

该函数的：

第一个参数指定接收端套接字描述符；

第二个参数指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；

第三个参数指明buf的长度；

第四个参数一般置0。

（1）成功执行时，返回接收到的字节数。

（2）若另一端已关闭连接则返回0，这种关闭是对方主动且正常的关闭

（3）失败返回-1，errno被设为以下的某个值   

EAGAIN：套接字已标记为非阻塞，而接收操作被阻塞或者接收超时

EBADF：sock不是有效的描述词

ECONNREFUSE：远程主机阻绝网络连接

EFAULT：内存空间访问出错

EINTR：操作被信号中断

EINVAL：参数无效

ENOMEM：内存不足

ENOTCONN：与面向连接关联的套接字尚未被连接上

ENOTSOCK：sock索引的不是套接字

 

UDP协议的两个主要方法sendto和recvfrom详解

ssize_tsendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const structsockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

s：标识一个已连接套接口的描述字。

  buf：接收数据缓冲区。

  len：缓冲区长度。

  flags：调用操作方式。

  from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。

  fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值

返回值：
  若无错误发生，send()返回所发送数据的总数（请注意这个数字可能小于len中所规定的大小）。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

ssize_trecvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr*src_addr, socklen_t *addrlen);

 s：标识一个已连接套接口的描述字。
  buf：接收数据缓冲区。
  len：缓冲区长度。
  flags：调用操作方式。
  from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。
  fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。

若无错误发生，recvfrom()返回读入的字节数。如果连接已中止，返回0。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

ssize_tsendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);

ssize_trecvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

 

7.int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,constvoid *optval, socklen_t optlen);

返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1

 

sockfd：标识一个套接口的描述字。

level：选项定义的层次；支持SOL_SOCKET、IPPROTO_TCP、IPPROTO_IP和IPPROTO_IPV6。

optname：需设置的选项。

optval：指针，指向存放选项待设置的新值的缓冲区。

optlen：optval缓冲区长度

int setsockopt(
SOCKET s,
int level,
int optname,
const char* optval,
int optlen
);

s(套接字):指向一个打开的套接口描述字
level:(级别)：指定选项代码的类型。
SOL_SOCKET: 基本套接口
IPPROTO_IP: IPv4套接口
IPPROTO_IPV6: IPv6套接口
IPPROTO_TCP: TCP套接口
optname(选项名)：选项名称
optval(选项值):是一个指向变量的指针类型：整形，套接口结构，其他结构类型:linger{}, timeval{ }
optlen(选项长度)：optval 的大小

返回值：标志打开或关闭某个特征的二进制选项
[/code:1:59df4ce128]

========================================================================
SOL_SOCKET
------------------------------------------------------------------------
SO_BROADCAST 允许发送广播数据 int
适用於 UDP socket。其意义是允许 UDP socket「广播」（broadcast）讯息到网路上。

SO_DEBUG 允许调试 int

SO_DONTROUTE 不查找路由 int

SO_ERROR 获得套接字错误 int

SO_KEEPALIVE 保持连接 int
检测对方主机是否崩溃，避免（服务器）永远阻塞于TCP连接的输入。设置该选项后，如果2小时内在此套接口的任一方向都没有数据交换，TCP就自动给对方发一个保持存活探测分节(keepalive probe)。这是一个对方必须响应的TCP分节.它会导致以下三种情况：对方接收一切正常：以期望的 ACK响应。2小时后，TCP将发出另一个探测分节。对方已崩溃且已重新启动：以RST响应。套接口的待处理错误被置为ECONNRESET，套接口本身则被关闭。对方无任何响应：源自berkeley的TCP发送另外8个探测分节，相隔75秒一个，试图得到一个响应。在发出第一个探测分节11分钟15秒后若仍无响应就放弃。套接口的待处理错误被置为ETIMEOUT，套接口本身则被关闭。如ICMP错误是“host unreachable (主机不可达)”，说明对方主机并没有崩溃，但是不可达，这种情况下待处理错误被置为 EHOSTUNREACH。

SO_DONTLINGER 若为真，则SO_LINGER选项被禁止。
SO_LINGER 延迟关闭连接 structlinger
上面这两个选项影响close行为
选项间隔关闭方式等待关闭与否
SO_DONTLINGER 不关心优雅否
SO_LINGER 零强制否
SO_LINGER 非零优雅是
若设置了SO_LINGER（亦即linger结构中的l_onoff域设为非零，参见2.4，4.1.7和4.1.21各节），并设置了零超时间隔，则closesocket()不被阻塞立即执行，不论是否有排队数据未发送或未被确认。这种关闭方式称为“强制”或“失效”关闭，因为套接口的虚电路立即被复位，且丢失了未发送的数据。在远端的recv()调用将以WSAECONNRESET出错。
若设置了SO_LINGER并确定了非零的超时间隔，则closesocket()调用阻塞进程，直到所剩数据发送完毕或超时。这种关闭称为“优雅的”关闭。请注意如果套接口置为非阻塞且 SO_LINGER设为非零超时，则closesocket()调用将以WSAEWOULDBLOCK错误返回。
若在一个流类套接口上设置了SO_DONTLINGER（也就是说将linger结构的l_onoff域设为零；参见2.4，4.1.7，4.1.21节），则 closesocket()调用立即返回。但是，如果可能，排队的数据将在套接口关闭前发送。请注意，在这种情况下WINDOWS套接口实现将在一段不确定的时间内保留套接口以及其他资源，这对于想用所以套接口的应用程序来说有一定影响。

SO_OOBINLINE 带外数据放入正常数据流,在普通数据流中接收带外数据 int

SO_RCVBUF 接收缓冲区大小 int
设置接收缓冲区的保留大小
与 SO_MAX_MSG_SIZE或TCP滑动窗口无关，如果一般发送的包很大很频繁，那么使用这个选项

SO_SNDBUF 发送缓冲区大小 int
设置发送缓冲区的保留大小
与 SO_MAX_MSG_SIZE或TCP滑动窗口无关，如果一般发送的包很大很频繁，那么使用这个选项
每个套接口都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区。接收缓冲区被TCP和UDP用来将接收到的数据一直保存到由应用进程来读。 TCP：TCP通告另一端的窗口大小。 TCP套接口接收缓冲区不可能溢出，因为对方不允许发出超过所通告窗口大小的数据。这就是TCP的流量控制，如果对方无视窗口大小而发出了超过宙口大小的数据，则接收方TCP将丢弃它。 UDP：当接收到的数据报装不进套接口接收缓冲区时，此数据报就被丢弃。UDP是没有流量控制的；快的发送者可以很容易地就淹没慢的接收者，导致接收方的UDP丢弃数据报。

SO_RCVLOWAT 接收缓冲区下限 int
SO_SNDLOWAT 发送缓冲区下限 int
每个套接口都有一个接收低潮限度和一个发送低潮限度。它们是函数selectt使用的，接收低潮限度是让select返回“可读”而在套接口接收缓冲区中必须有的数据总量。 ——对于一个TCP或UDP套接口，此值缺省为1。发送低潮限度是让select返回“可写”而在套接口发送缓冲区中必须有的可用空间。对于TCP套接口，此值常缺省为2048。对于UDP使用低潮限度，由于其发送缓冲区中可用空间的字节数是从不变化的，只要 UDP套接口发送缓冲区大小大于套接口的低潮限度，这样的UDP套接口就总是可写的。 UDP没有发送缓冲区，只有发送缓冲区的大小。

SO_RCVTIMEO 接收超时 struct timeval
SO_SNDTIMEO 发送超时 struct timeval

1.     struct timeval  

2.     {  

3.     __time_t tv_sec;        /* Seconds. */  

4.     __suseconds_t tv_usec;  /* Microseconds. */  

5.     };  

SO_REUSERADDR 允许重用本地地址和端口 int
充许绑定已被使用的地址（或端口号），可以参考bind的man

SO_EXCLUSIVEADDRUSE
独占模式使用端口,就是不充许和其它程序使用SO_REUSEADDR共享的使用某一端口。
在确定多重绑定使用谁的时候，根据一条原则是谁的指定最明确则将包递交给谁，而且没有权限之分，也就是说低级权限的用户是可以重绑定在高级权限如服务启动的端口上的,这是非常重大的一个安全隐患,
如果不想让自己程序被监听，那么使用这个选项

SO_TYPE 获得套接字类型 int
SO_BSDCOMPAT 与BSD系统兼容 int

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