网络编程三：Socket API_渭net3socketapi-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/peter_teng/article/details/9317177

本文详细介绍了Socket编程的基础知识，包括socket、bind、listen等关键API的使用方法，以及如何实现简单的C/S通信程序。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

socket称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。

以下是几个重要的Sockect API

1.socket函数

intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);

应用程序调用socket函数来创建一个能够进行网络通信的套接字。

 
        /* 头文件 */
       
        #include <sys/types.h>
       
        #include <sys/socket.h>
       
        /* 函数原型 */
       
        int
        socket(
        int
        domain, 
        int
        type, 
        int
        protocol);

  第一个
 参数指定应用
 程序使用的
 通信协议的协议族，对于TCP/IP协议族，该参数置AF_INET；

  第二个
 参数指定要创建的
 套接字类型，流套接字类型为SOCK_STREAM、数据报套接字类型为SOCK_DGRAM、原始套接字SOCK_RAW(WinSock接口并不适用某种特定的协议去
 封装它，而是由
 程序自行处理数据包以及协议首部）；

  第三个
 参数指定应用
 程序所使用的
 通信协议。此
 参数可以指定单个协议系列中的不同
 传输协议。在Internet通讯域中，此
 参数一般取值为0，系统会根据
 套接字的类型决定应使用的
 传输层协议。

  该函数如果调用成功就返回新创建的
 套接字的描述符，如果失败就返回INVALID_SOCKET。（Linux下失败返回-1）
 套接字描述符是一个整数类型的值。每个进程的进程空间里都有一个
 套接字描述符表，该表中存放着套接字描述符和套接字
 数据结构的对应关系。该表中有一个字段存放新创建的
 套接字的描述符，另一个字段存放套接字
 数据结构的
 地址，因此根据套接字描述符就可以找到其对应的套接字数据结构。

  2.bind函数

 
 
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen); 

bind函数用于将套接字绑定到一个已知的地址上。

 
  sockfd：是一个
  套接字描述符。

 
  my_addr：是一个sockaddr结构
  指针，该结构中包含了要结合的地址和
  端口号。
 

   addrlen：确定address
  缓冲区的长度。
 

   返回值：如果函数执行成功，返回值为0，否则为SOCKET_ERROR。
 

#include <string.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#define MYPORT 3490 
main() 
{ 
　int sockfd; 

　struct sockaddr_in my_addr; 

  sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /*需要错误检查 */ 

  my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ 

　my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */ 

　my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10"); 

　bzero(&(my_addr.sin_zero),; /* zero the rest of the struct */ 

  /* don't forget your error checking for bind(): */ 

　bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)); 
}

在 bind() 主题中最后要说的话是，在处理自己的 IP 地址和/或端口的时候，有些工作是可以自动处理的。
my_addr.sin_port = 0; /* 随机选择一个没有使用的端口 */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 使用自己的IP地址 */
通过将0赋给 my_addr.sin_port，你告诉 bind() 自己选择合适的端口。同样，将 my_addr.sin_addr.s_addr 设置为 INADDR_ANY，你告诉它自动填上它所运行的机器的 IP 地址。如果你一向小心谨慎，那么你可能注意到我没有将 INADDR_ANY 转换为网络字节顺序！这是因为我知道内部的东西：INADDR_ANY 实际上就是 0！即使你改变字节的顺序，0依然是0。但是完美主义者说应该处处一致，INADDR_ANY或许是12呢？你的代码就不能工作了，那么就看下面的代码：
my_addr.sin_port = htons(0); /* 随机选择一个没有使用的端口 */
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/* 使用自己的IP地址 */
你或许不相信，上面的代码将可以随便移植。我只是想指出，既然你所遇到的程序不会都运行使用htonl的INADDR_ANY。另外在你调用 bind() 的时候，你要小心的另一件事情是：不要采用小于 1024的端口号。所有小于1024的端口号都被系统保留！你可以选择从1024 到65535的端口(如果它们没有被别的程序使用的话)。

3.listen函数

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd：已捆绑未连接套接字描述符。

backlog：等待连接队列的最大长度。

大多数系统的允许数目backlog是20，你也可以设置为5到10。

4.accept()函数

在一个套接口接受一个连接.

int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);

sockfd：是和 listen() 中一样的套接字描述符。

addr： addr 是个指向局部的数据结构 sockaddr_in 的指针。这是要求接入的信息所要去的地方。

addrlen：输入参数，配合addr一起使用，指向存有addr地址长度的整型数。

成功返回一个新的套接字描述符，失败返回-1。

本函数从s的等待连接队列中抽取第一个连接，创建一个与s同类的新的套接口并返回句柄。如果队列中无等待连接，且套接口为阻塞方式，则accept()阻塞调用进程直至新的连接出现。如果套接口为非阻塞方式且队列中无等待连接，则accept()返回一错误代码。已接受连接的套接口不能用于接受新的连接，原套接口仍保持开放。

addr参数为一个返回参数，其中填写的是为通讯层所知的连接实体地址。。addrlen参数也是一个返回参数，在调用时初始化为addr所指的地址空间；在调用结束时它包含了实际返回的地址的长度（用字节数表示）。该函数与SOCK_STREAM类型的面向连接的套接口一起使用。如果addr与addrlen中有一个为零NULL，将不返回所接受的套接口远程地址的任何信息。

5.conncet()函数

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

sockfd：套接字描述符。

serv_addr,：欲进行连接的地址。

addrlen：地址长度。

若无错误发生，则connect()返回0。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误。

sockfd 是系统调用 socket() 返回的套接字文件描述符。serv_addr 是保存着目的地端口和 IP 地址的数据结构 struct sockaddr。addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。你可能看到，我没有调用 bind()。因为我不在乎本地的端口号。我只关心我要去那。内核将为我选择一个合适的端口号，而我们所连接的地方也自动地获得这些信息。一切都不用担心。

6.send()函数

#include <winsock.h>

int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);

向一个已连接的套接口发送数据

sockfd ：是你想发送数据的套接字描述符(或者是调用 socket() 或者是 accept() 返回的）。

msg：包含待发送数据的缓冲区。

len：缓冲区中数据的长度。

flags：调用执行方式。

若无错误发生，返回实际发送的数据的字节数--它可能小于你要求发送的数目。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。

请注意成功地完成send()调用并不意味着数据传送到达。

如果数据太长无法自动通过下层协议，则返回WSAEMSGSIZE错误，数据不会被发送。

如果传送系统的缓冲区空间不够保存需传送的数据，除非套接口处于非阻塞I/O方式，否则send()将阻塞。对于非阻塞SOCK_STREAM类型的套接口，实际写的数据数目可能在1到所需大小之间，其值取决于本地和远端主机的缓冲区大小。可用 select()调用来确定何时能够进一步发送数据。

7.recv()函数

#include<sys/socket.h>

int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);

从一个套接口接收数据。

s：是要读的套接字描述符。

buf：用于接收数据的缓冲区。

len：缓冲区长度。

flags：指定调用方式。

recv函数返回其实际copy的字节数。如果recv在copy时出错，那么它返回SOCKET_ERROR；如果recv函数在等待协议接收数据时网络中断了，那么它返回0。

这里描述下同步Socket的recv函数的执行流程。当应用程序调用recv函数时：

（1）recv先等待s的发送缓冲中的数据被协议传送完毕，如果协议在传送s的发送缓冲中的数据时出现网络错误，那么recv函数返回SOCKET_ERROR；

（2）如果s的发送缓冲中没有数据或者数据被协议成功发送完毕后，recv先检查套接字s的接收缓冲区，如果s接收缓冲区中没有数据或者协议正在接收数据，那么recv就一直等待，直到协议把数据接收完毕。当协议把数据接收完毕，recv函数就把s的接收缓冲中的数据copy到buf中（注意协议接收到的数据可能大于buf的长度，所以在这种情况下要调用几次recv函数才能把s的接收缓冲中的数据copy完。recv函数仅仅是copy数据，真正的接收数据是协议来完成的）

有几个概念了解下

1.机构体

首先是简单的一个：socket描述符。它是下面的类型： i nt . 仅仅是一个常见的 int。
我的第一个结构(在这个技术手册TM中)--struct sockaddr.。这个结构为许多类型的套接字储存套接字地址信息：
struct sockaddr {
　　 unsigned short sa_family; /* 地址家族, AF_xxx */
　　 char sa_data[14]; /*14字节协议地址*/
　　 };
sa_family 能够是各种各样的类型，但是在这篇文章中都是 "AF_INET"。 sa_data包含套接字中的目标地址和端口信息。这好像有点不明智。
为了处理struct sockaddr，程序员创造了一个并列的结构： struct sockaddr_in ("in" 代表 "Internet"。)
struct sockaddr_in {
　　 short int sin_family; /* 通信类型 */
　　 unsigned short int sin_port; /* 端口 */
　　 struct in_addr sin_addr; /* Internet 地址 */
　　 unsigned char sin_zero[8]; /* 与sockaddr结构的长度相同*/
　　 };
用这个数据结构可以轻松处理套接字地址的基本元素。注意 sin_zero (它被加入到这个结构，并且长度和 struct sockaddr 一样) 应该使用函数 bzero() 或 memset() 来全部置零。同时，这一重要的字节，一个指向 sockaddr_in结构体的指针也可以被指向结构体sockaddr并且代替它。这样的话即使 socket() 想要的是 struct sockaddr *，你仍然可以使用 struct sockaddr_in，并且在最后转换。同时，注意 sin_family 和 struct sockaddr 中的 sa_family 一致并能够设置为 "AF_INET"。最后，sin_port和 sin_addr 必须是网络字节顺序 (Network Byte Order)！
你也许会反对道："但是，怎么让整个数据结构 struct in_addr sin_addr 按照网络字节顺序呢?" 要知道这个问题的答案，我们就要仔细的看一看这个数据结构： struct in_addr, 有这样一个联合 (unions)：
/* Internet 地址 (一个与历史有关的结构) */
　　 struct in_addr {
　　 unsigned long s_addr;
　　 };

2.本机转换（网络字节顺序与本机字节顺序的转换）

htons()--"Host to Network Short"
　　htonl()--"Host to Network Long"
　　ntohs()--"Network to Host Short"
　　ntohl()--"Network to Host Long"
现在，你可能想你已经知道它们了。你也可能想：“如果我想改变 char 的顺序要怎么办呢?” 但是你也许马上就想到，“用不着考虑的”。你也许会想到：我的机器已经使用了网络字节顺序，我没有必要去调用 htonl() 转换 IP 地址。你可能是对的，但是当你移植你的程序到别的机器上的时候，你的程序将失败。可移植性！这里是 Unix 世界！记住：在你将数据放到网络上的时候，确信它们是网络字节顺序的。
最后一点：为什么在数据结构 struct sockaddr_in 中， sin_addr 和 sin_port 需要转换为网络字节顺序，而sin_family 需不需要呢? 答案是： sin_addr 和 sin_port 分别封装在包的 IP 和 UDP 层。因此，它们必须要是网络字节顺序。但是 sin_family 域只是被内核 (kernel) 使用来决定在数据结构中包含什么类型的地址，所以它必须是本机字节顺序。同时， sin_family 没有发送到网络上，它们可以是本机字节顺序。

3，如此处理IP地址

假设你已经有了一个sockaddr_in结构体ina，你有一个IP地址"132.241.5.10"要储存在其中，你就要用到函数inet_addr(),将IP地址从点数格式转换成无符号长整型。使用方法如下：
ina.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10");
注意，inet_addr()返回的地址已经是网络字节格式，所以你无需再调用函数htonl()。

最后是简单的一个C/S通信程序

服务器代码：

#include <stdio.h> 
　　#include <stdlib.h> 
　　#include <errno.h> 
　　#include <string.h> 
　　#include <sys/types.h> 
　　#include <netinet/in.h> 
　　#include <sys/socket.h> 
　　#include <sys/wait.h> 
#define MYPORT 3490 /*定义用户连接端口*/ 
#define BACKLOG 10 /*多少等待连接控制*/ 
main() 
　　 { 
　　 int sockfd, new_fd; /* listen on sock_fd, new connection on new_fd 
*/ 
　　 struct sockaddr_in my_addr; /* my address information */ 
　　 struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */ 
　　 int sin_size; 
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { 
　　 perror("socket"); 
　　 exit(1); 
　　 } 

my_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ 
　　 my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */ 
　　 my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */ 
　　 bzero(&(my_addr.sin_zero),; /* zero the rest of the struct */ 

if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct 
sockaddr))== -1) { 
　　 perror("bind"); 
　　 exit(1); 
　　 } 
if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) { 
　　 perror("listen"); 
　　 exit(1); 
　　 } 

while(1) { /* main accept() loop */ 
　　 sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); 
　　 if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, 
　　 &sin_size)) == -1) { 
　　 perror("accept"); 
　　 continue; 
　　 } 
　　 printf("server: got connection from %sn", 
　　 inet_ntoa(their_addr.sin_addr)); 
　　 if (!fork()) { /* this is the child process */ 
　　 if (send(new_fd, "Hello, world!n", 14, 0) == -1) 
　　 perror("send"); 
　　 close(new_fd); 
　　 exit(0); 
　　 } 
　　 close(new_fd); /* parent doesn't need this */ 
while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG) > 0); /* clean up child processes */ 
　　 } 
　　 }

客户端代码

#include <stdio.h> 
　　#include <stdlib.h> 
　　#include <errno.h> 
　　#include <string.h> 
　　#include <sys/types.h> 
　　#include <netinet/in.h> 
　　#include <sys/socket.h> 
　　#include <sys/wait.h> 
#define PORT 3490 /* 客户机连接远程主机的端口 */ 
#define MAXDATASIZE 100 /* 每次可以接收的最大字节 */ 
int main(int argc, char *argv[]) 
　　 { 
　　 int sockfd, numbytes; 
　　 char buf[MAXDATASIZE]; 
　　 struct hostent *he; 
　　 struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */ 
if (argc != 2) { 
　　 fprintf(stderr,"usage: client hostnamen"); 
　　 exit(1); 
　　 } 
if ((he=gethostbyname(argv[1])) == NULL) { /* get the host info */ 
　　 herror("gethostbyname"); 
　　 exit(1); 
　　 } 

if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { 
　　 perror("socket"); 
　　 exit(1); 
　　 } 

their_addr.sin_family = AF_INET; /* host byte order */ 
　　their_addr.sin_port = htons(PORT); /* short, network byte order */ 
　　their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr); 
　　bzero(&(their_addr.sin_zero),; /* zero the rest of the struct */ 
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr,sizeof(struct 
sockaddr)) == -1) { 
　　 perror("connect"); 
　　 exit(1); 
　　 } 
if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) { 
　　 perror("recv"); 
　　 exit(1); 
　　 } 
buf[numbytes] = ''; 
printf("Received: %s",buf); 
close(sockfd); 
return 0; 
　　 }