linux c 笔记 网络编程（二）

套接字

struct sockaddr结构定义了一种通用的套接字地址，他在linux/socket.h中定义如下
struct sockaddr
{
    unsigned short  sa_family;  //套接字的协议簇地址类型，TCP/IP协议对于IPv4地址类型为AF_INET
    char            sa_data[14];//存储具体的协议地址
};

现在一般使用下面这个sockaddr_in结构（用来设置/获取地址信息）：
struct sockaddr_in
{
    unsigned short sin_len;      //IPv4地址长度
    short int      sin_family;   //指代协议簇，在TCP套接字编程只能是AF_INET
    unsigned short sin_port;     //存储端口号（使用网络字节顺序），数据类型是一个16为的无符号整形类型
    struct         in_addr sin_addr;//存储IP地址，IP地址是一个in_add结构体（结构在下面）
    unsigned char  sin_zero[8];     //为了让sockaddr与sockaddr_in两个数据结构保持大小相同而保留的空字节
};
其中，in_addr这个数据结构：
struct sockaddr_in sock;
unsistruct sockaddr_in mysock;
sock.sin_family = AF_INET;                  //TCP地址结构
sock.sin_port = htons(80);                 //设置端口号为80
sock.sin_addr.s_addr = inet_addr("202.205.3.195");    //设置IP地址
memset(sock.sin_zero ,0 , sizeof(sock.sin_zero));    //将数组sin_zero清零


memset函数的原型为
memset(void * s ,int c ,size_t n);

一．创建套接字
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain:用于指定创建套接字所使用的协议族，在头文件<linux/socket.h>中定义。有时候程序中会使用PF_INET，在头文件中AF_INET和PF_INET的数值是一致的。
常见的协议族如下：
    AF_UNIX:创建只在本机内进行通信的套接字。    
    AF_INET:使用IPv4TCP/IP协议
    AF_INET6:使用IPv6 TCP/IP协议
说明：AF_UNIX只能用于单一的UNIX系统进程间通信，而AF_INET是针对Interne的，因而可以允许在远程主机之间通信。一般把它赋为AF_INET。
type:指明套接子通信的类型，对应的参数如下
    SOCK_STREAM:创建TCP流套接字
    SOCK_DGRAM:创建UDP数据报套接字
    SOCK_RAW:创建原始套接字
    protocol:指定某个协议的特定类型
参数protocol通常设置为0，表示通过参数domain指定的协议族和参数type指定的套接字类型来确定使用的协议。当为原始套接字时，系统无法唯一的确定协议，此时就需要使用使用该参数指定所使用的协议。

返回值：执行成功后返回一个新创建的套接字；若有错误发生则返回一个-1，错误代码存入errno中。


下面用代码创建一个TCP套接字
int sock_fd;
sock_fd = socket(AF_INET ,SOCK_STREAM ,0);
if(sock_fd < 0) {
    perror("socket");
    exit(1);
}
创建UDP协议的套接字为
sock_fd = socket(AF_INET ,SOCK_DGRAM ,0);

二．建立连接
    函数connect用来在一个指定的套接字上创建一个连接，该函数原型
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    int connect (int socket ,const struct sockaddr *serv_addr ,socket_t addrlen);

sock_fd:建立套接字时返回的套接字文件描述符，调用socket()返回的。
serv_addr:是一个指向数据结构sockaddr的指针，其中包括客户端需要连接的服务器的目的IP地址和端口号。
addrlen:表示了第二了参数的大小，可以使用sizeof(struct sockaddr)

执行成功后返回0，有错误发生则返回-1，错误代码存入errno中。

通常一个面对连接的套接字（如TCP套接字）只能调用一次connect函数，而面对无连接的套接字（UDP套接字）则可以多次调用connect函数以改变与目的地址的绑定
客户端在建立套接字之后，不需要进行地址绑定，就可以直接连接服务器。连接服务器的函数为connect(),此函数连接指定参数的服务器，例如IP地址，端口号。
如果是TCP编程，则connect()函数用于服务器发出连接请求，服务器的IP地址和端口号由 参数serv_addr指定。
如果是UDP编程，则connect函数并不建立真正的连接，它只是告诉内核与该套接字进行通信的目的地址（由第二个参数指定），只有该目的地址发来的数据才会被该socket接收。调用connect函数的好处是不必在每次发送和接收数据时都指定目的地址。

该函数常见的用法如下
struct sockaddr_in  serv_addr;
memset (&serv_addr , 0 , sizeof(struct sockaddr_in) );     //将serv_addr的各个字段清零
serv_addr.sin_family =AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(80);                //htons是字节顺序转换函数，
// inet_aton函数将一个字符串转换为一个网络地址，并把该网络的地址赋给第二个参数
if(inet_aton("172.17.242.131", &serv_addr.sin_addr) < 0) {
    perror("inet_ation");
    exit(1);
}
//使用sock_fd套接字连接到由serv_addr指定的地址上，假设sock_fd已定义
if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *) &serv_addr ,sizeof(struct sockaddr_in )) <0 ) {
    perror("connect");
    exit(1);
}

注意 serv_addr强制类型转换为struct sockaddr类型

三．绑定套接字
函数bind()的作用是将一个套接字文件描述符与地址和端口绑定。
函数bind用来将一个套接字和某个端口绑定在一起，函数的原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd ,struct sockaddr *my_addr ,socklen_t addrlen );

sockfd:sockfd是调用socket函数返回的文件描述符；
addrlen是sockaddr结构的长度。
my_addr: 是一个指向sockaddr结构的指针，它保存着本地套接字的地址（即端口和IP地址）信息。
返回：成功返回0，失败返回-1.

该函数的常用方法
struct sockaddr_in  serv_addr;
memset (&serv_addr ,0 , sizeof(struct sockaddr_in ));
serv_addr.sin_family = AF_INEF;
serv_addr.sin_port = htons(80);
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

if( bind(sock_fd) ,(struct sockaddr *)&serv_addr ,sizeof(struct sockaddr_in ) < 0) {
    perror("bind");
    exit(1);
}

四．在套接字上监听
函数listen 把套接字转化为被动监听，listen在套接字函数中表示让一个套接字处于监听到来的连接请求的状态,该函数原型
#include <sys/socket.h>
int listen (int s , int backlog);
无错误，返回0，
否则，返回SOCKET ERROR，可以调用函数WSAGetLastError取得错误代码。

listen函数使用主动连接套接字变为被连接套接口，使得一个进程可以接受其它进程的请求，从而成为一个服务器进程。在TCP服务器编程中listen函数把进程变为一个服务器，并指定相应的套接字变为被动连接。
listen函数一般在调用bind之后-调用accept之前调用。
该函数常见用法
#define LISTEN_NUM  12     //定义连接请求队列长度
....
if(listen (sock_fd , LISTEN_NUM) < 0) {
    perror ("listen ");
    exit(1);
}


五．接受连接
函数accept用来接受一个连接请求，该函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int accept(int s ,struct sockaddr *addr ,socklen_t *addrlen);
参数
s：由函数socket创建，经函数bind绑定到本地某一端口上，然后通过函数listen转化而来的监听套接字．
addr：用来保存发起连接请求的主机的地址和端口
addrlen：是addr所指向的结构体的大小

执行成功返回一个新的代表客户端的套接字，出错则返回-1，错误代码存入errno中，详细带错误代码手册参考man手册

返回值：accept()函数的返回值是新连接的客户端套接字文件描述符，与客户端之间的通信是通过accept()返回的新套接字文件描述符来进行的，而不是通过建立套接字时的文件描述符。如果accept()函数发生错误，accept()会返回-1，通过errno可以得到错误值。

如果参数sock_fd所指定的套接字被设置为阻塞方式（Linux下的默认方式），且连接请求队列为空，则accept()将被阻塞直到有连接请求到此为止；如果参数s所指定的套接字被设置为非阻塞方式，如果队列为空，accept将立即返回-1，errno被设置为EAGAIN.

套接字为阻塞方式下该函数的常见方法
int client_fd;
int client_len;
struct sockaddr_in  client_addr;
...
client_len = sizeof(struct sockaddr_in);
client_fd = accept(sock_fd , (struct sockaddr *)&client_addr , &client_len );
if (conn_fd < 0) {
    perror("accpt");
    exit(1);
}