socket基础

参考http://c.biancheng.net/cpp/socket/

Exemple:

Linux:

server

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main(){
    //创建套接字
    int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    //将套接字和IP、端口绑定
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

    //进入监听状态，等待用户发起请求
    listen(serv_sock, 20);

    //接收客户端请求
    struct sockaddr_in clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
    int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);

    //向客户端发送数据
    char str[] = "Hello World!";
    write(clnt_sock, str, sizeof(str));
 
    //关闭套接字
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);

    return 0;
}

client

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

int main(){
    //创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    //向服务器（特定的IP和端口）发起请求
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每个字节都用0填充
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //使用IPv4地址
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
 
    //读取服务器传回的数据
    char buffer[40];
    read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
 
    printf("Message form server: %s\n", buffer);
 
    //关闭套接字
    close(sock);

    return 0;
}

Windows:

server

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib")  //加载 ws2_32.dll

int main(){
    //初始化 DLL
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

    //创建套接字
    SOCKET servSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    //绑定套接字
    sockaddr_in sockAddr;
    memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));  //每个字节都用0填充
    sockAddr.sin_family = PF_INET;  //使用IPv4地址
    sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  //具体的IP地址
    sockAddr.sin_port = htons(1234);  //端口
    bind(servSock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));

    //进入监听状态
    listen(servSock, 20);

    //接收客户端请求
    SOCKADDR clntAddr;
    int nSize = sizeof(SOCKADDR);
    SOCKET clntSock = accept(servSock, (SOCKADDR*)&clntAddr, &nSize);

    //向客户端发送数据
    char *str = "Hello World!";
    send(clntSock, str, strlen(str)+sizeof(char), NULL);

    //关闭套接字
    closesocket(clntSock);
    closesocket(servSock);

    //终止 DLL 的使用
    WSACleanup();

    return 0;
}

client

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  //加载 ws2_32.dll

int main(){
    //初始化DLL
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

    //创建套接字
    SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    //向服务器发起请求
    sockaddr_in sockAddr;
    memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));  //每个字节都用0填充
    sockAddr.sin_family = PF_INET;
    sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    sockAddr.sin_port = htons(1234);
    connect(sock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));

    //接收服务器传回的数据
    char szBuffer[MAXBYTE] = {0};
    recv(sock, szBuffer, MAXBYTE, NULL);

    //输出接收到的数据
    printf("Message form server: %s\n", szBuffer);

    //关闭套接字
    closesocket(sock);

    //终止使用 DLL
    WSACleanup();

    system("pause");
    return 0;
}

各函数介绍：

1. 创建 socket

---

linux：

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

windows：

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

参数介绍：

2. af 为地址族（Address Family），也就是 IP 地址类型，常用的有 AF_INET 和 AF_INET6。AF 是“Address Family”的简写，INET是“Inetnet”的简写。AF_INET 表示 IPv4 地址，例如 127.0.0.1；AF_INET6 表示 IPv6 地址，例如 1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B。你也可以使用PF前缀，PF是“Protocol Family”的简写，它和AF是一样的。例如，PF_INET 等价于 AF_INET，PF_INET6 等价于 AF_INET6。
3. type 为数据传输方式，常用的有 SOCK_STREAM（TCP） 和 SOCK_DGRAM（UDP）, SOCK_STREAM：面向连接的稳定socket；SOCK_DGRAM：无保障的面向消息的socket
4. protocol 表示传输协议，常用的有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，分别表示 TCP 传输协议和 UDP 传输协议。Normally only a single protocol exists to support a particular socket type within a given protocol family, in which case protocol can be specified as 0.  However, it is possible that many protocols may exist, in which case a particular protocol must be specified in this manner。

2.bind() and connect()  绑定地址和连接服务端

---

服务端需要通过bind绑定地址，客户端需要通过connect连接服务端

bind：

//Linux

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 

//Windows

int bind(SOCKET sock, const struct sockaddr *addr, int addrlen);

connect：

//Linux

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen); 

//Windows

int connect(SOCKET sock, const struct sockaddr *serv_addr, int addrlen); 

参数介绍：

1. sock： socket 文件描述符，由socket()获得
2. addr： 指向sockaddr对象的指针，
3. addrlen： sockaddr对象大小，可通过sizeof()获得

sockaddr结构：

struct sockaddr{

  sa_family_t sin_family; //地址族（Address Family），也就是地址类型

  char sa_data[14]; //IP地址和端口号,不为ip:port形式

};

由于没有把ip:port转换成需要的格式的方式，一般通过定义sockaddr_in（IPv4）,然后通过强制转换为sockaddr来使用

sockaddr_in结构：

struct sockaddr_in{

  sa_family_t sin_family; //地址族（Address Family），也就是地址类型

  uint16_t sin_port; //16位的端口号

  struct in_addr sin_addr; //32位IP地址

  char sin_zero[8]; //不使用，一般用0填充

};

强制转换即是把sin_family后的变量值转化为字符串存入sa_data

in_addr结构：

- struct in_addr{

- in_addr_t s_addr; //32位的IP地址

- };

in_addr_t 在头文件 <netinet/in.h> 中定义，等价于 unsigned long，长度为4个字节。也就是说，s_addr 是一个整数，而IP地址是一个字符串，所以需要 inet_addr() 函数进行转换，例如：

unsigned long ip = inet_addr("127.0.0.1");

3. listen() and accept() 监听请求和接受请求

---

listen()

int listen(int sock, int backlog); //Linux

int listen(SOCKET sock, int backlog); //Windows

参数介绍：

1. sock:  socket 文件描述符，由socket()获得
2. backlog: 请求队列的最大长度。如果将 backlog 的值设置为 SOMAXCONN，就由系统来决定请求队列长度，这个值一般比较大，可能是几百，或者更多。当请求队列满时，就不再接收新的请求，对于 Linux，客户端会收到 ECONNREFUSED 错误，对于 Windows，客户端会收到 WSAECONNREFUSED 错误。

listen() 只是让套接字处于监听状态，并没有接收请求,通过accept()才开始接受请求

int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);//Linux

SOCKET accept(SOCKET sock, struct sockaddr *addr, int *addrlen);//Windows

参数同bind()和connect()，addr为客户端地址

accept() 返回一个新的套接字来和客户端通信，后面和客户端通信时，要使用这个新生成的套接字，而不是原来服务器端的套接字。最后需要说明的是：listen() 只是让套接字进入监听状态，并没有真正接收客户端请求，listen() 后面的代码会继续执行，直到遇到 accept()。accept() 会阻塞程序执行（后面代码不能被执行），直到有新的请求到来。

---

4.数据的接受和发送

---

socket缓冲区

每个 socket 被创建后，都会分配两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区。write()/send() 并不立即向网络中传输数据，而是先将数据写入缓冲区中，再由TCP协议将数据从缓冲区发送到目标机器。一旦将数据写入到缓冲区，函数就可以成功返回，不管它们有没有到达目标机器，也不管它们何时被发送到网络，这些都是TCP协议负责的事情。TCP协议独立于 write()/send() 函数，数据有可能刚被写入缓冲区就发送到网络，也可能在缓冲区中不断积压，多次写入的数据被一次性发送到网络，这取决于当时的网络情况、当前线程是否空闲等诸多因素，不由程序员控制。read()/recv() 函数也是如此，也从输入缓冲区中读取数据，而不是直接从网络中读取。

Linux:

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

ssize_t read(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

Windows:

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

int recv(SOCKET sock, const char *buf, int len, int flags);

参数说明：

1. fd: 文件描述符，用于网络即为socket
2. buf: 缓冲区
3. nbytes,len: 缓冲区大小
4. flags:  一般设置为 0 或 NULL, A set of flags that specify the way in which the call is made. This parameter is constructed by using the bitwise OR operator with any of the following values.

size_t 是通过 typedef 声明的 unsigned int 类型；ssize_t 在 "size_t" 前面加了一个"s"，代表 signed，即 ssize_t 是通过 typedef 声明的 signed int 类型。