Linux IPC BSD socket编程基础

头文件

#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include<sys/un.h> #include <netinet/in.h>
#include<string.h> #include <arpa/inet.h>

socket()

//创建网络端点,返回socket文件描述符,失败返回-1设errno
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain :协议族(protocol family)(网络通讯(IP)还是本地通讯(xxx.socket))

  • AF_LOCAL本地通讯/AF_UNIX/
  • AF_INET用于实现给予ipv4网络协议的网络协议
  • AF_INET6用于实现给予ipv6网络协议的网络协议
  • AF_IPXIPX - Novell protocols
  • AF_NETLINKKernel user interface device
  • AF_X25 ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol
  • AF_AX25 Amateur radio AX.25 protocol
  • AF_ATMPVC Access to raw ATM PVCs
  • AF_APPLETALK Appletalk
  • AF_PACKET Low level packet interface

type :协议(TCP还是UDP还是其他的)

  • SOCK_STREAM //流式套接字, 实现包括但不限于TCP协议,which is有序,可靠双向面向连接的字节流通信方式
  • SOCK_DGRAM //数据报套接字, 实现包括但不限于UDP协议, which is不可靠,无连接的数据报通信方式
  • SOCK_SEQPACKET
  • SOCK_RAW //原始套接字,可以编写自己的传输层协议
  • SOCK_RDM
  • SOCK_PACKET

can be bitwised:

  • SOCK_NONBLOCK //将O_NONBLOCK文件状态标识符放在新打开的文件描述符上,将打开的文件设为非阻塞。也可以通过fcntl()达到同样的目的
  • SOCK_CLOEXEC //将 close-on-exec (FD_CLOEXEC)文件标识符放在新打开的文件描述符上。参见open()

    protocol: 特殊协议, 一般给0

Note:

虽然socket返回的sockfd就是一个文件描述符,但不是所有的以文件描述符为参数的函数都可以操作sockfd,比如,和管道文件一样,sockfd同样不能被lseek()操作,下面是一些以文件描述符为参数的函数在操作sockfd时的行为(取自《UNIX环境高级编程》P476)

close()         //释放sockfd
Dup(),dup2() //和一般的文件描述符一样复制
fchdir() //失败
fchmod() //未指定
fchown() //由实现定义
fcntl() //支持一些命令,eg:F_DUFD,F_DUPFD_CLOEXEC,F_GETFD,F_GETFL,F_GETOWN,F_SETFD,F_SETFL,F_SETOWN
Fdatasync()和fsync() //
fstat() //由实现定义
ftruncate() //未指定
ioctl() //支持部分指令,依赖于底层驱动
lseek() //由实现定义,失败会设errno为ESPIPE
mmap() //未指定
poll() //正常工作
read()/readv() //与没有flag的recv()等价
select() //正常工作
write()/writev() //与没有flag的write()等价

getsockopt()/setsockopt()

//获得sockfd指向的socket的属性
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
//设置sockfd指向的socket的属性,成功返回0,失败返回-1设errno。
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

level :选项级别

  • SOL_SOCKET:指定设置属性在socket API层次,即通用socket选项
  • IPPROTO_IP:IP选项。
  • IPPROTO_TCP:TIP选项。

optname:选项名

  • SO_BROADCAST:广播

optval:存放选项值的缓冲区地址

optlen:缓冲区长度

准备通信地址:

struct sockaddr{	//主要用于函数的形参类型, 很少定义结构体变量使用, 叫做通用的通信地址类型//$man bind
sa_family_t sa_family;
char sa_data[14];
}
struct sockaddr_un{ //准备本地通信的通信地址 //$man un.h
sa_family_t sun_family;//协议族,就是socket()的domain的AF_LOCAL
char sun_path[];//文件的路径
}
struct sockaddr_in{ //准备网络通信的通信地址 //$man in.h
sa_family_t sin_family; //协议族, 就是socket()的domain的AF_INET
in_port_t sin_port; //端口号
struct in_addr sin_addr; //IP地址
}
struct in_addr{
in_addr_t s_addr; //整数类型的IP地址
}

htonl()/htons()/ntohl()/ntohs()

//主机和网络字节序转换
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);converts the unsigned integer hostlong from host byte order to network byte order.
uint16_t htons(uint16_t hostshort);converts the unsigned short integer hostshort from host byte order to network byte order.
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); converts the unsigned integer netlong from network byte order to host byte order.
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); converts the unsigned short integer netshort from network byte order to host byte

inet_aton()/inet_addr()/inet_lnaof()/inet_netof()/inet_network()/inet_ntoa()/inet_makeaddr()

//IP地址格式转换,返回对应格式的IP地址
int · inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t inet_addr(const char *cp); //将字符串形式的IP地址转换为整数类型
in_addr_t inet_lnaof(struct in_addr in);
in_addr_t inet_netof(struct in_addr in);
in_addr_t inet_network(const char *cp);
char* inet_ntoa(struct in_addr in); //将结构体类型的IP地址转换为字符串类型
struct in_addr inet_makeaddr(int net, int host);

bind()

//把通信端口(可能还有地址)和socket文件描述符绑定,用在服务器端,成功返回0,失败返回-1设errno
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())

addr: 需要强制类型转换成socketaddr_un或soketaddr_in, 参见上

addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

Note:一个网卡一个MAC和一个ip地址,如果将地址置为INADDR_ANY(就是0),那么表示从所有的网卡接收消息,如果希望只接收特定网卡的消息,就需要将其ip地址与socket绑定

connect():

//初始化一个socket的连接,用在客户端,成功返回0,失败返回-1设errno
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())

addr: 需要强制类型转换成socketaddr_un或soketaddr_in, 参见上

addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

shutdown()

//将一个socket设为不活动状态。成功返回0,失败返回-1设errno
int shutdown(int sockfd, int how);

sockfd:socket文件的文件描述符

how:shutdown的方式

  • SHUT_RD关闭socket的读端
  • SHUT_WR关闭socket的写端
  • SHUT_RDWR关闭socket的读端和写端

当我们close(sockfd)的时候,其实是使引用该文件的文件描述符个数-1,只有当所有引用该文件的文件描述符都被close()时,这个文件才会真正被释放,比如我们在close一个文件描述符之前调用了dup()来复制这个文件描述符,那么这个文件描述符指向的文件表其实还是存在的。当这里的文件描述符指的是socketfd时也是同样的道理。而shutdown()可以直接将该sockfd指向的socket设为不活动状态,那么其他指向该socket的fd也会直接受到影响

网络信息检索函数

//获取主机名
gethostname(); //获取与socket相连的远程协议的地址
getscokname() //获得本地socket协议地址
getsockname() //根据主机名获得主机信息
gethostbyname() //根据主机地址取主机信息
gethostbyaddr() //根据协议名取得主机协议信息
getprotobyname() //根据协议号取得主机协议信息
getprotobynumber() //根据服务名取得相关服务信息
getservbyname() //根据端口号取得相关服务信息
getservbyport()
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