socket接口详解

1. socket概述

socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。

socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

2.接口详解

socket()：创建socket

bind()：绑定socket到本地地址和端口，通常由服务端调用

listen()：TCP专用，开启监听模式

accept()：TCP专用，服务器等待客户端连接，一般是阻塞态

connect()：TCP专用，客户端主动连接服务器

send()：TCP专用，发送数据

recv()：TCP专用，接收数据

sendto()：UDP专用，发送数据到指定的IP地址和端口

recvfrom()：UDP专用，接收数据，返回数据远端的IP地址和端口

closesocket()：关闭socket

2.1 socket()

原型：int socket (int domain, int type, int protocol)

功能描述：初始化创建socket对象，通常是第一个调用的socket函数。 成功时，返回非负数的socket描述符；失败是返回-1。socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调用socket()函数时，socket执行体将建立一个socket，实际上"建立一个socket"意味着为一个socket数据结构分配存储空间。socket执行体为你管理描述符表。

参数解释：

domain -- 指明使用的协议族。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。

type -- 指明socket类型，有3种：

                                                 SOCK_STREAM -- TCP类型，保证数据顺序及可靠性；

                                                 SOCK_DGRAM --  UDP类型，不保证数据接收的顺序，非可靠连接；

                                                 SOCK_RAW -- 原始类型，允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，不太常用。

protocol -- 通常赋值"0"，由系统自动选择。

2.2 bind()

原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen)

功能描述：将创建的socket绑定到指定的IP地址和端口上，通常是第二个调用的socket接口。返回值：0 -- 成功，-1 -- 出错。当socket函数返回一个描述符时，只是存在于其协议族的空间中，并没有分配一个具体的协议地址（这里指IPv4/IPv6和端口号的组合），bind函数可以将一组固定的地址绑定到sockfd上。

通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的协议地址，用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端可以指定IP或端口也可以都不指定，未分配则系统自动分配。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。

注意：

(1) 如果有多个可用的连接（多个IP），内核会根据优先级选择一个IP作为源IP使用。

(2) 如果socket使用bind绑定到特定的IP和port，则无论是TCP还是UDP，都会从指定的IP和port发送数据。

参数解释：

sockfd -- socket()函数返回的描述符;

myaddr -- 指明要绑定的本地IP和端口号，使用网络字节序，即大端模式（详见3.1）。

addrlen -- 常被设置为sizeof(struct sockaddr)。

可以利用下边的赋值语句，自动绑定本地IP地址和随机端口：

my_addr.sin_port = 0;    /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */ 
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;   /* 填入本机IP地址 */ 

另外要注意的是，当调用函数时，一般不要将端口号置为小于1024的值，因为1~1024是保留端口号，你可以使用大于1024中任何一个没有被占用的端口号。

2.3 listen()

原型：int listen(int sockfd, int backlog)

功能描述：listen()函数仅被TCP类型的服务器程序调用，实现监听服务，它实现2件事情：

“1. 当socket()创建1个socket时，被假设为主动式套接字，也就是说它是一个将调用connect()发起连接请求的客户端套接字；函数listen()将套接口转换为被动式套接字，指示内核接受向此套接字的连接请求，调用此系统调用后tcp 状态机由close转换到listen。
   2.第2个参数指定了内核为此套接字排队的最大连接个数。”