socket编程学习

socket: 也称作套接字,应用程序通常通过套接字向网络发出请求或者应答网络请求。

常用的套接字API函数:

1、socket():

函数原型为:int socket(int domain, int type, int protocol);

函数参数说明:

domain: 为创建的套接字指定协议集,例如:AF_INET(表示IPv4网络协议)、AF_INET6(表示IPv6)、AF_UNIX或者AF_LOCAL(表示本地套接字)。

type:SOCK_STREAM(可靠地面向流服务或流套接字)、SOCK_DGRAM(数据报文或者数据报文套接字)、SOCK_SEQPACKET(可靠的连续数据包服务)、SOCK_RAW(在网络层之上的原始协议)。

protocol:指定实际使用的传输协议。最常见的就是IPPROTO_TCP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_DCCP。这些协议都在<netinet/in.h>中有详细说明。
如果该项为“0”的话,即根据选定的domain和type选择使用缺省协议。

返回值:如果发生错误,则返回-1,否则返回的是一个代表新分配的描述符的整数。

2、bind():

函数原型:bind()为一个套接字分配地址,当使用socket()创建套接字后,只赋予其所使用的协议,并未分配地址。在接受其它主机的连接前,必须先调用bind()为套接字分配一个地址。

函数原型为:int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr,  socklen_t addrlen);

函数参数说明:

sockfd:表示使用bind函数的套接字描述符。

my_addr:指向sockaddr结构(用于表示所分配地址)的指针。

addrlen:用socklen_t字段指定了sockaddr结构的长度。

返回值:如果发生错误,则返回-1,否则返回0。

3、listen():

当socket和一个地址绑定之后,listen()函数会开始监听可能的连接请求,但这是只能在有可靠数据流保证的时候使用,例如数据类型(SOCK_STREAM,SOCK_SEQPACKET)。

函数原型:int listen(int sockfd, int backlog);

函数参数说明:

sockfd:一个socket的描述符。

backlog:一个决定监听队列大小的整数,当有一个请求来到时,就会进入此监听队列,当队列满后,新的连接请求就会返回错误。

返回值:0表示成功,-1表示错误。

4、accept():

当应用程序监听来自其他主机的面对数据流的连接时,通过事件(比如Unix select()系统调用)通知它。必须用 accept()函数初始化连接。 Accept() 为每个连接创立新的套接字并从监听队列中移除这个连接。

函数原型:int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen)。

函数参数说明:

sockfd:监听的套接字描述符。

cliaddr:指向sockaddr结构体的指针,客户机地址信息。

addrlen:指向socklen_t的指针,确定客户机地址结构体的大小。

返回值:返回新的套接字描述符,如果出错就返回-1。进一步的通信必须通过这个套接字。

5、connect():

connect()系统调用为一个套接字设置参数连接,参数有文件描述符和主机地址。

有些类型的套接字是无连接的,大多数是使用UDP协议。对于这些套接字,连接时这样的:默认发送和接收数据的主机由给定的地址确定,可以使用 send()和 recv()。

返回值: 返回-1表示出错,0表示成功。

6、select():用于修整有如下情况的套接字列表:准备读,准备写或者是用错误。

7、poll():用于检查套接字的状态。套接字可以被测试,看是否可以写入、读取或是用错误。

8、getsockopt():用于查询指定的套接字一个特定的套接字选项的当前值。

9、setsockopt():用于为指定的套接字设定一个特定的套接字选项。

使用TCP的服务器:

设置一个简单的TCP服务器的步骤:

1、调用socket函数建立套接字。

2、调用bind函数把套接字绑定到一个监听端口上。注意bind函数需要接受一个sockaddr_in结构体作为参数,因此在调用bind函数之前, 程序要先声明一个 sockaddr_in结构体,用memset函数将其清零,然后将其中的sin_family设置为AF_INET,接下来,程序需要设置其sin_port成员变量,即监听端口。需要说明的是,sin_port中的端口号需要以网络字节序存储,因此需要调用htons函数对端口号进行转换(函数名是"host
to network short"的缩写)。

3、调用listen函数,使该套接字成为一个处在监听状态的套接字。

4、服务器可以通过accept函数接受客户端的连接请求。若没有收到连接请求,accept函数将不会返回并阻塞程序的执行。接收到连接请求后,accept函数会为该连接返回一个套接字描述符。accept函数可以被多次调用来接受不同客户端的连接请求,而且之前的连接仍处于监听状态——直到其被关闭为止。

5、服务器可以通过对send,recv或者对write,read等函数的调用来同客户端进行通信。

6、对于一个不再需要的套接字,可以使用close函数关闭它。

代码如下:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h> int main()
{
struct sockaddr_in stSockAddr; //服务器网络地址结构体
//创建服务器端套接字--IPv4协议,面向可靠的字节流服务,TCP协议
int SocketFD = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if (SocketFD == -1) {
perror("can not create socket");
exit(EXIT_FAILURE);
} memset(&stSockAddr, 0, sizeof(struct sockaddr)); stSockAddr.sin_family = AF_INET; //设置为IP通信
stSockAddr.sin_port = htons(1200);//服务器的端口号
stSockAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//服务器IP地址--允许连接到所有本地地址上
//将套接字绑定到服务器的网络地址上
if (bind(SocketFD, (const struct sockaddr *)&stSockAddr, sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) {
perror("error bind failed");
close(SocketFD);
exit(EXIT_FAILURE);
} //监听可能的连接请求,监听队列长度为10
if (listen(SocketFD, 10) == -1) {
perror("error listen failed");
close(SocketFD);
exit(EXIT_FAILURE);
} while (true) {
//accept()为每个连接创立新的套接字并从监听队列中移除这个连接,其返回值为新的套接字描述符
int ConnectFD = accept(SocketFD, NULL, NULL);
if (ConnectFD < 0) {
perror("error accept failed");
close(SocketFD);
exit(EXIT_FAILURE);
}
//调用shutdown只是进行了TCP断开,并没有释放文件描述符
shutdown(ConnectFD, SHUT_RDWR);
close(ConnectFD);
} close(SocketFD);
return 0;
}

使用TCP的客户端:

建立一个客户机的步骤如下:

1、调用socket()建立套接字。

2、用connect()连接到服务器,类似服务器端的操作,将sin_family设为AF_INET,sin_port设为服务器的监听端口(依然要以网络字节序),sin_addr设为服务器IP地址的(还是要用网络字节序)的sockaddr_in作为参数传入。

3、用send() 和 recv() 或者 write() 和 read()进行通信。

4、用close()终止连接。如果调用fork(), 每个进程都要用close()。

代码如下:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h> int main()
{
struct sockaddr_in stSockAddr;
int Res; int SocketFD = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if (SocketFD == -1) {
perror("can not create socket");
exit(EXIT_FAILURE);
} memset(&stSockAddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in)); stSockAddr.sin_family = AF_INET;
stSockAddr.sin_port = (1200);
Res = inet_pton(AF_INET, "192.168.1.4", &stSockAddr.sin_addr);
if (Res < 0) {
perror("error: first parameter is not a valid address family");
close(SocketFD);
exit(EXIT_FAILURE);
} else if (Res == 0) {
perror("second parameter does not contain valid ipaddress");
close(SocketFD);
exit(EXIT_FAILURE);
} if (connect(SocketFD, (const struct sockaddr *)&stSockAddr, sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) {
perror("connect failed");
close(SocketFD);
exit(EXIT_FAILURE);
} shutdown(SocketFD, SHUT_RDWR);
close(SocketFD);
return 0;
}

使用UDP的服务器:

#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h> int main()
{
int sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
struct sockaddr_in sa;
char buffer[1024];
ssize_t recsize;
socklen_t fromlen; memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.sin_family = AF_INET;
sa.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
sa.sin_port = htons(7654); if (bind(sock, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(struct sockaddr))) {
perror("error bind failed");
close(sock);
exit(EXIT_FAILURE);
} while (true) {
puts("recv test...");
//用recvfrom接收给UDP端口7654的数据包
recsize = recvfrom(sock, (void *)buffer, 1024, 0, (struct sockaddr *)&sa, &fromlen);
if (recsize < 0) {
puts("....");
} printf("recsize : %d\n", recsize);
sleep(1);
printf("datagram : %s\n", buffer);
}
return 0;
}



使用UDP的客户端:

#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h> int main()
{
int sock;
struct sockaddr_in sa;
int bytes_sent, buffer_length;
char buffer[100]; buffer_length = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Hello World\r\n"); sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); if (sock == -1) {
puts("can not create socket");
exit(EXIT_FAILURE);
} memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.sin_family = AF_INET;
//回环地址127.0.0.1
sa.sin_addr.s_addr = htonl(0x7f000001);
sa.sin_port = htons(7654); bytes_sent = sendto(sock, buffer, buffer_length, 0, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(struct sockaddr_in));
if (bytes_sent < 0) {
puts("Error sending packet");
}
close(sock);
return 0;
}
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