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【Linux】Socket编程基础

文章目录

    • 字节序
      • 字节序转化函数
    • 套接字
      • socket通用结构体
      • 通信类型
      • 名空间
      • 套接字函数
        • socket():创建套接字
        • bind()函数:绑定服务器套接字与其地址、端口
        • listen()函数:侦听客户连接
        • connect():连接服务器套接字
        • accept()函数:服务器阻塞等待接受连接,并为该连接返回一个新的套接字描述符
        • send()函数:发送数据
        • recv()函数:接收数据
        • close():释放套接字
      • 补充

字节序

  • 多个字节在内存中的存放顺序,分为小端字节序和大端字节序,小端字节序时数据的低位存储在内存的低位,而大端字节序则是数据的高位存储在内存的高位。
  • 网络字节序都是大端字节序,网络通信前都要将主机字节序转化成网络字节序。

字节序转化函数

#include <arpa/inet.h> // 或者 <netinet/in.h>// 将主机字节序转换为网络字节序(大端),32位转IP,16位转端口。
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);// 将网络字节序转换为主机字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);//将点分十进制形式的IP地址字符串转换为相应的网络字节序。
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
//af: 地址族,可以是 AF_INET(IPv4)或 AF_INET6(IPv6)。
//src: 包含IP地址的点分十进制字符串。
//dst:用于存放转换后的网络字节序二进制IP地址。
//成功转换IPv4/IPv6地址时返回1,当输入的字符串不是有效的IP地址时返回0,发生错误时返回-1。/即将网络字节序转换为点分十进制字符串形式。
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
//af: 地址族,同样可以是AF_INET 或 AF_INET6。
//src: 指向要转换的网络字节序的指针。
//dst: 用于存放转换后字符串的缓冲区。
//size: 目标缓冲区的大小。
返回值:
//成功时返回指向转换后字符串的指针。如果发生错误(如缓冲区太小),则返回NULL。

套接字

socket通用结构体

  • sockaddr_in结构体是较为广泛使用的结构体,用于表示IPv4的网络地址信息,包括IP地址和端口号。
  • 网络通信前都要将本地字节序转化为网络字节序,接收后需要将网络字节序再转化为本地字节序。
#include <netinet/in.h>struct sockaddr_in {short sin_family; // 16位地址族,对于IPv4应设为AF_INETunsigned short sin_port;  // 16位端口号,使用网络字节序struct in_addr sin_addr;   // 32位IP地址,实际上是一个in_addr结构体,其中s_addr来存放char sin_zero[8];  // 未使用,通常填充为0
};//使用
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_family=AF_INET;
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &saddr.sin_addr.s_addr); // 将点分十进制IP地址转换为二进制存入sin_addr
saddr.sin_port=htons(6666);// 设置端口号,使用htons转换字节序

通信类型

   通信类型控制套接字如何传输和处理数据,数据以包的形式传输

  • 连接类型/流式:确保所有包依序传输,丢包则重传
  • 数据报类型:不保证包的按序到达,可能会丢失

名空间

  • 本地名空间:套接字地址为普通地址名,使用在本地通信
  • 网络名空间:套接字地址由Internet地址和端口号(区分一台主机上多个套接字)确定,使用在网络通信

套接字函数

socket():创建套接字
  • 原型:int socket(int domain,int type,int protocal);
  • 参数:名空间、通信类型、协议
  • 名空间:AF/PF_LOCAL(本地名空间)、AF/PF_INET(网络名空间-ipv4)
  • 通信类型:SOCK_STREAM(连接类型/流式)、SOCK_DGRAM(数据报类型)
  • 协议:0,系统自动选择协议,有IPPROTO_TCP或IPPROTO_UDP
  • 返回值:套接字描 述符,失败返回-1
bind()函数:绑定服务器套接字与其地址、端口
  • 原型:int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
  • 参数:sockfd为服务端创建的套接字文件描述符,addr指向一个地址结构包含服务器本身的地址以及端口号,addrlen为结构体addr的长度
listen()函数:侦听客户连接
  • 原型:int listen(int sockfd, int backlog);
  • 参数:sockfd为已绑定IP地址和端口号的套接字描述符、backlog指定有多少个挂起连接可以进入队列,超出该值的连接将被抛弃。
connect():连接服务器套接字
  • 创建两个套接字的连接,客户发起系统调用,申请与服务器建立连接
  • 原型:int connect(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);
  • 参数:sockfd为客户端创建的套接字文件描述符,addr指向一个地址结构包含服务器绑定的地址以及端口号,addrlen为结构体addr的长度
  • 返回值:0成功、-1失败
accept()函数:服务器阻塞等待接受连接,并为该连接返回一个新的套接字描述符
  • 原型:int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
  • 参数:sockfd为监听状态的套接字描述符、addr指向一个地址结构,用来接收客户端的地址,addrlen为结构体addr长度
  • 返回值:成功返回新创建的、与客户端连接的套接字描述符,失败返回-1
  • 原先套接字文件描述符可以继续接受新连接
send()函数:发送数据
  • 用途:send() 函数用于在已连接的套接字上发送数据,常用于TCP套接字。它允许程序向网络连接的另一端发送数据。
ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);//成功发送的字节数,如果发送失败,返回 -1。//socket: 整型变量,表示发送数据的套接字描述符。这个描述符是由 socket() 函数创建并通过 connect() 函数(对于客户端)或者 accept() 函数(对于服务器端)准备好的。//buffer: 指向要发送数据的缓冲区的指针。//length: 要发送数据的字节数,以字节为单位。//flags: 用于控制操作的标志,可以是0或以下标志的组合。常用的标志有:
/*
MSG_DONTROUTE: 不查找路由表,直接发送到本地网络接口。
MSG_OOB: 发送带外数据。
MSG_NOSIGNAL: 禁止 SIGPIPE 信号的生成,当对端关闭连接时,本端继续发送数据将不会收到这个信号,默认行为是进程会收到 SIGPIPE 信号并终止。
*/
recv()函数:接收数据
ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags);//成功时,recv() 返回实际接收到的字节数。失败返回-1//socket: 整型变量,表示接收数据的套接字描述符。必须是通过 socket() 函数创建并经过 connect()(客户端)或 accept()(服务器端)的套接字。//buffer: 指向缓冲区的指针。//length: 指定缓冲区的大小。//flags: 选项标志,用于控制接收操作的行为。常见的标志有:
/*
MSG_PEEK: 查看数据但不将其从接收缓冲区中移除,可用于非破坏性地检查数据。
MSG_DONTWAIT: 非阻塞操作,如果当前没有数据可读,立即返回,而不是阻塞等待。
其他系统特定的标志。
*/
close():释放套接字
  • int close(int fd);

补充

  • 套接字描述符实则就是一种特殊的文件描述符,所以也可以使用文件的读写操作来进行即使用read()、write()
  • 在网络通信中,通过文件描述符来发送和接收数据,实际上网络通信中的文件描述符标识的是一个缓冲区,分为发送缓冲区和接收缓冲区,发送方发送数据实际上是先发送到发送方的发送缓冲区,再发送到接收方的接收缓冲区,接收数据则是从接收缓冲区读取数据。

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