25、socket（套接字）_套接字socket有哪些部分-优快云博客

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socket

概念

sockt主要用于网络中进程间数据的传递，可以看成是应用在通信时的逻辑端点
socket会在背后调用TCP/IP协议，帮我们完成一系列复杂的操作；而使用时只需要传递 IP地址和端口号即可。也就是说，socket衔接了应用层和下面的传网数层
socket本质上也是一个文件，有自己的fd。我们就是通过 fd 向一端的socket中写入数据（写缓冲区），然后在另一端的socket中读取数据（读缓冲区）
套接字通信分两部分：
- 服务器端：被动接受连接，一般不会主动发起连接
- 客户端：主动向服务器发起连接

字节序

字节序就是字节存储的顺序，最小单元是字节。1字节的数据只有一个字节序
类型
- 小端字节序：存储的字节序和实际的字节序相反，应用较多
- 大端字节序：存储的字节序和实际的字节序相同
- 即大端的存储时，字节间的顺序没有发生改变；小端存储时，字节间的顺序发生了改变
（官方：大端字节序是指整数的高位字节存储在内存的低地址处，低位字节存储在内存的高地址处；小端字节序则相反）
发送方总是把要发送的数据转换大端字节序，如果接收方也是大端字节序，那么就可以直接读取了；但如果接收方是小端字节序，则还需要把收到的数据转换成小端字节序后再读取
网路字节序都是大端，而主机字节序有大端有小端；通信过程中字节序的变化：主机A字节序 ->网络字节序（必为大端） ->主机B字节序

字节序转换函数

h  - host 主机，主机字节序
to - 转换成什么
n  - network  网络字节序
s  - short (2字节,用于转换端口)
l  - long (4字节,用于转换IP)

#include <arpa/inet.h>
// 转换端口
uint16_t htons(uint16_t hostshort); // 主机字节序 -> 网络字节序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); // 网络字节序 -> 主机字节序
// 转IP
uint32_t htonl(uint32_t hostlong); // 主机字节序 -> 网络字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); // 网络字节序 -> 主机字节序

实例：

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {

    // htons 转换端口
    unsigned short a = 0x0102;
    printf("a : %x\n", a);
    unsigned short b = htons(a);
    printf("b : %x\n", b);

    // htonl  转换IP
    char buf[4] = {192, 168, 1, 100};
    int num = *(int *)buf;
    int sum = htonl(num);
    unsigned char *p = (char *)&sum;
    printf("%d %d %d %d\n", *p, *(p+1), *(p+2), *(p+3));

    // ntohl
    unsigned char buf1[4] = {1, 1, 168, 192};
    int num1 = *(int *)buf1;
    int sum1 = ntohl(num1);
    unsigned char *p1 = (unsigned char *)&sum1;
    printf("%d %d %d %d\n", *p1, *(p1+1), *(p1+2), *(p1+3));

    return 0;
}

socket地址

socket地址其实是一个结构体，是端口号、IP地址等信息的封装。
分类：
- 通用 socket 地址（旧）

#include <bits/socket.h>
struct sockaddr {
 sa_family_t sa_family;//表示 地址族的类型
 char        sa_data[14];//最大只有14字节，存不下PF_INET6
};

typedef unsigned short int sa_family_t;

地址族类型通常与协议族类型对应：

（宏 PF_* 和 AF_* 都定义在 bits/socket.h 头文件中，两者完全一致，可混用）
sa_data[14] 用于存放 socket 地址值，不同的协议族具有不同的地址值含义和长度
通用 socket 地址（新）

#include <bits/socket.h>
struct sockaddr_storage
{
 sa_family_t sa_family;//地址族
 unsigned long int __ss_align;//用于表示内存对齐，不用管
 char __ss_padding[ 128 - sizeof(__ss_align) ];//空间更大，能够存下PF_INET6
};

typedef unsigned short int sa_family_t;

专用 socket 地址
- sockaddr_in 就是 sockaddr 的专用地址，更加的方便。开发的时候基本用的就是专用 socket 地址（sockaddr_in）。在作为参数时，只需将类型转换为原来的通用类型（sockaddr）即可
- sockaddr_in 和 sockaddr_in6 分别用于 IPv4 和 IPv6：

  #include <netinet/in.h>
  struct sockaddr_in
  {
      sa_family_t sin_family; //值就是PF_INET
      in_port_t sin_port;     //表示 端口号（2字节）
      struct in_addr sin_addr;   //结构体类型，表示 IP地址（4字节）
      
      unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) - __SOCKADDR_COMMON_SIZE -
                 sizeof (in_port_t) - sizeof (struct in_addr)];//填充的部分，不用管
  }; 
  
  struct in_addr
  {
      in_addr_t s_addr;//s_addr其实是int类型，占4个字节
  };
  
  struct sockaddr_in6
  {
      sa_family_t sin6_family;//值就是PF_INET6
      in_port_t sin6_port; /* Transport layer port # */
      uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
      struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
      uint32_t sin6_scope_id; /* IPv6 scope-id */
   };
  
  typedef unsigned short  uint16_t;
  typedef unsigned int    uint32_t;
  typedef uint16_t in_port_t;
  typedef uint32_t in_addr_t;
  #define __SOCKADDR_COMMON_SIZE (sizeof (unsigned short int))

IP地址转换函数

作用：
1. 将IP地址从字符串类型转换为整数类型
2. 将主机字节序转换为网络字节序
像192.168.1.1这样的IP地址都是字符串类型的，我们需要把它们转换成整数类型，才能代入socket地址；而日志则需要记录字符串的IP地址，所以需要将整数型IP 转换成字符串型IP

  #include <arpa/inet.h>
  
  // 字符串 -> 整数
  int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
   	af: 表示地址族，如 AF_INET  AF_INET6
      src: 表示字符串型IP
      dst: 传出参数，转换后的结果保存在这个里面 (可带入int型地址)
          
  // 整数 -> 字符串
  const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
   	af: 表示地址族，如 AF_INET  AF_INET6
      src: 表示整数型IP的地址
      dst: 传出参数，转换后的结果保存在这个里面
      size: dst的大小（即数组的大小）
   	返回值：和dst的内容完全相同

实例：

  #include <stdio.h>
  #include <arpa/inet.h>
  int main() {
      
  	// 将点分十进制的IP字符串转换成网络字节序的整数
      char buf[] = "192.168.1.4";
      unsigned int num = 0;
      inet_pton(AF_INET, buf, &num);
      unsigned char * p = (unsigned char *)&num;
      printf("%d %d %d %d\n", *p, *(p+1), *(p+2), *(p+3));
  
  
      // 将网络字节序的IP整数转换成点分十进制的IP字符串
      char ip[16] = "";
      const char * str =  inet_ntop(AF_INET, &num, ip, 16);
      printf("str : %s\n", str);
      printf("ip : %s\n", str);
      printf("%d\n", ip == str);
  
      return 0;
  }