套接字编程1 ------ 涉及的主要API函数 - 2

网络字节顺序转换函数

      不同机器存储数据的字节顺序不同，有大端模式（big-endian）和小端模式（little-endian）。TCP/IP协议规定在网络上传输数据必须采用大端模式（也即网络字节顺序）。Linux系统为大小端模式的转换提供了4个函数。其原型分别如下：

#include <netinet/in.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

      htonl中的“h”代表host（主机），“n”代表net（网络），“l”代表long型，同理，“s”代表short型。

IP地址转换函数

      通常人们习惯于使用字符串形式的网络地址，比如“198.22.104.3”。然而在网络上传输数据时，需要使用的是二进制形式，且为网络字节顺序的IP地址。Linux系统为网络地址的格式转换提供了一些列函数。原型如下：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t inet_network(const char *cp);
char * inet_ntoa(struct in_addr in);

• inet_aton（）将参数cp所指向的字符串形式的IP地址转换为二进制的网络字节顺序的IP地址，转换后的结果存于参数inp所指向的空间中。
• inet_ntoa（）将值为in的网络字节顺序形式的二进制IP地址转换成以“.”分隔的字符串形式，执行成功返回结果字符串的指针。
• inet_network（）将参数cp所指向的字符串形式的网络地址转换为主机字节顺序形式的二进制IP地址。

修改套接字属性

      创建套接字后，在使用时可能还需要修改其属性。使用函数getsockopt可以获取套接字的属性，使用setsockopt可以设置套接字的属性。原型如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int getsockopt(int s, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int s, int level, int optname, const void *optval, socklen_t *optlen);

• 参数s为一个套接字。
• 参数level是进行套接字选项操作的层次。一般取SOL_SOCKET来进行与特定协议无关的操作。
• 参数optname是套接字选项的名称。
• 参数optval用来存放获得的套接字选项的值，或者是待设置的套接字选项的值。
• 参数optlen是该选项的长度。

      通用套接字SOL_SOCKET的选项。

      SO_KEEPALIVE：如果没有设置此选项，那么及时TCP连接已经很长时间没有数据传输时，系统也不会检测这个连接是否还有效。对于服务器进程，如果某一个客户端非正常断开连接，则服务器进程将一直被阻塞等待。因此服务器端程序需要设置这个选项，如果某个客户端一段时间内没有反应则关闭该连接。

      SOL_SOCKET还有若干其他选项，此处从略。

多路复用

      在客户端/服务器模型中，服务器需要同时处理多个客户端的连接请求，此时就需要使用多路复用。实现多路复用最简单的方法是采用非阻塞方式套接字，服务器端不断地查询各个套接字的状态，如果有数据到达则读出数据，如果没有数据则查看下一个套接字。这种方法简单，但是，在轮询过程中浪费了大量的CPU实际，效率非常低下。

      正确的做法是，服务器进程并不主动询问套接字的状态，而是向系统登记希望监视的套接字，然后阻塞。当套接字上有事件发生时（如有数据到达），系统通知服务器进程告知哪个套接字上发生了什么事件，服务器进程查询对应套接字并进行处理。套接字上没有事件发生时，服务器进程不会去查询套接字的状态，不会浪费CPU时间，提高了效率。使用select（）函数可以实现这样的多路复用。该函数原型：

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

• 参数n是需要监视的文件描述符数，要监视的文件描述符值为0~n-1
• 参数readfds指定需要监视的可读文件描述符集合。当此集合中任一描述符上有数据到达时，系统将通知调用select函数的程序
• 参数writefds指定需要监视的可写文件描述符集合，当此集合中任一描述符可以发送数据时，调用进程将受到通知
• 参数exceptfds指定需要监视的异常文件描述符集合，当集合中任一描述符发生异常时，调用进程将受到通知
• 参数timeout指定了阻塞的时间，如果在此时间内监视的文件描述符上没任何事件发生，则函数select（）将返回0；如果将timeout设置为NULL，则select（）函数将一直阻塞；如果将timeout设为0，则此时相当于非阻塞方式，函数select（）查询完文件描述符集合的状态后立即返回