socket 常用操作相关函数介绍（C语言）

数据结构和字节序

基础数据结构

• 1基础数据结构和函数：地址 表示数据结构
  struct sockaddr_in{
  _SOCKADDR_COMMON(sin);
  in_port_t sin_port; //端口号
  struct in_addr sin_addr; // IP地址
  }
  典型的填充IP地址的数据结构如下：

struct sockaddr_in addr;

addr.sin_family  =AF_INET;
addr.sinport = htons(80);
addr.sin_addr.s_addr  = inet_addr("192.168.0.1"); 

sin_port 和 sin_addr.s_addr 两个值都是多字节的整数，socket 规定这里必须使
用网络字节序。

网络 字节序和本地字节序的转换

• 字节序：在网络应用中，字节序是一个必须考虑的因素，因为不同机器类型可能采用不同标准的
  字节序，所以均须按照网络标准转化。网络传输的标准叫做网络字节序，实际上是大端序。而我们常用的 X86 或者 ARM 往往都是小端序。
  手工进行字节序的转换往往是不方便的，对于可移植的程序来说更是如此。总是需要知
  道自己的本地主机字节序也是很麻烦的。所以，系统提供了四个固定的函数，用来在本地字
  节序和网络字节序之间转换。这四个函数包含在头文件<arpa/inet.h>中，分别是：

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong):
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

这四个函数功能依次列举如下：
32 位整数从主机字节序转换为网络字节序；
16 位整数从主机字节序转换为网络字节序；
32 位整数从网络字节序转换为主机字节序；
16 位整数从网络字节序转换为主机字节序。

主机名和地址转换函数

在实际的网络编程中，往往需要在IP地址的点分十进制表示和二进制之间相互 转化，也需要进行主机名和地址的转换，系统提供了一系列的函数，一般需要包含头文件<netinet/in.h>和<arpa/inet.h>
传输中需要二进制，显示时需要十进制

in_addr_t inet_addr(const char *cp)

这个函数将一个点分十进制的 IP 地址字符串转换成 in_addr_t 类型，该类型实际上是一个 32 位无符号整数，事实上就是前文提到的 struct in_addr 结构中的 s_addr 域的数据类型。
注意这个二进制表示的 IP 地址是网络字节序的。这个函数其实在前文举例填充 struct sockaddr_in 的时候用过了。192.168.0.1 在 PC 上会被转换成 0x0100A8C0。

char *inet_ntoa(struct in_addr in)

此函数可以将结构 struct in_addr 中的二进制 IP 地址转换为一个点分十进制表示的字符
串，返回这个字符串的首指针。使用起来很方便。但是要注意，它返回的缓冲区是静态分配
的，在并发或者异步使用时要小心，因为缓冲区随时可能被其它调用改写。

• 通过主机名获取IP地址
  实际应用中，很多时候得到的是通信另一方的主机名，所以需要将主机名转换为IP地址，传统上有两个函数生命在<netdb.h>中来进行这个 操作。

struct hostent *gethostbyname(const char *name);

直接根据主机名字符串返回一个 struct hostent 结构。

socket常用操作

• socket的常用操作 主要包括：
• 创建socket
• 绑定地址和端口
• 连接服务器
• 设置socket为监听模式
• 接收连接
• 网络数据的读和写

1.创建socket

创建socket的函数原型：

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

其中，

• domain代表了socket使用的地址类型（IPV4 IPV6）ipV4使用AF_INET
• type代表了socket类型（UDP TCP）UDP:SOCK_DGRAM TCP:SOCK_STREAM
• protocol:协议类型，目前一般为0
  TCP例子：

sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

UDP例子：

sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

2.绑定地址和端口

绑定函数原型：

    int bind(int socket,const struct sockaddr *address,socklent address_len);

参数说明：

• socket指向socket的文件描述符
• address：指向struct sockaddr 结构的指针，如果填入IP地址，则为struct sockaddr_in 其中的const修饰的是常数，不能变化
• address_len address内容的长度
  示例：

struct sockaddr_in server_addr;
(void)memset(&server_addr, 0, sock_len);  //从server_addr开始,为连续的n个内存地址赋值0 
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(80);
if (bind(server_sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr))) {
 perror("bind(2) error");
 goto err;
}

3.连接服务器

函数原型：

int connect(int socket, const struct sockaddr *address, socklent address_len);

TCP示例：

struct sockaddr_in server_addr;
(void)memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(7007);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.1");
if (connect(conn_sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
 perror("connect(2) error");
 goto err;
}

4.监听模式

函数原型：

int  listen(int socket,int backlog);

• socket:指向socket的文件描述符
• 等待连接的队列长度，实际上队列会大于 这个数字，通常取5

5.接收连接

函数原型：

int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address, socklen_t *restrict address_len);

• socket:指向socket的文件描述符
• address：指向struct sockaddr 结构的指针，如果填入IP地址，则为struct sockaddr_in
• address_len 与前面的函数不同，这里是一个指向 socklen_t 类型的指针，这个存储区域
  用来返回上一个参数返回的地址数据结构的长度

struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t sock_len;
„„
while (true) {
 conn_sock = accept(server_sock, (struct sockaddr *)&client_addr, &sock_len);
 if (conn_sock < 0) {
 if (errno == EINTR) {
 /* restart accept(2) when EINTR */
 continue;
 }
 break;
 }
 }

6.读数据函数

• read(2)、recv(2)、recvfrom(2)和 recvmsg(2)

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

对于这四个函数的解析：
write(2)、send(2)、sendto(2)和 sendmsg(2)

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
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);

总结之相关操作的函数原型：

int socket(int domain, int type, int protocol);//创建socket
//sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklent address_len);//绑定地址端口
int connect(int socket, const struct sockaddr *address, socklent address_len);//连接
//可以看出，其中的参数完全相同，
//bind(server_sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr))
int listen(int socket, int backlog);//监听模式
int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address, socklen_t *restrict address_len);//接受连接