網絡編程學習筆記：linux下的socket編程

時間 2019-12-13

標籤網絡編程學習筆記 linux socket 欄目系統網絡简体版

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socket是進程通訊的一種方式，經過調用一些API能夠實現進程間通訊，創建鏈接以及收發信息的過程以下圖所示：ios

這些函數的用法以下：ubuntu

一、int socket(int protocolFamily, int type, int protocol); 返回描述符sockfd緩存

l protocolFamily：協議族，AF_INET(IPV4)、AF_INET6(IPV6)、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX，unix域socket）、AF_ROUTE等。協議族決定了socket的地址類型，在通訊中必須採用對應的地址，如AF_INET決定了用IPV4地址（32位）與端口號（16位），AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名做爲地址
l type：指定socket類型。經常使用的類型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等
l protocol：協議名

調用socket建立以後，返回的描述符存在於協議族空間中，但沒有一個具體的地址，必需要經過bind才行服務器

二、int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);socket

l sockfd：socket描述字，socket的返回值
l addr：一個const struct *addr指針，指向要綁定的sockfd的協議地址。這個地址結構根據地址建立socket時的地址協議族的不一樣而不一樣

如， IPV4：函數

struct sockaddr_in {
sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
};

struct in_addr{
  uint32_t s_addr; // address in network byte order
};

l addrlen：對應的地址的長度

三、int listen(int sockfd, int backlog);服務器監聽函數ui

l sockfd：socket描述字，socket的返回值
l backlog: socket 能夠排隊的最大鏈接個數

　　listen函數將socket變爲被動類型的，等待客戶鏈接請求spa

四、int connect(int sockfd, const struct *addr, socklen_t addrlen);3d

l sockfd：socket描述字，socket的返回值
l addr：服務器的socket地址
l addrlen：socket地址的長度

五、int accept(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t *addrlen);unix

l sockfd：socket描述字，socket的返回值
l addr：結果參數，接收一個返回值指向客戶端的地址，若是對客戶的地址不在意，能夠設置爲NULL
l addrlen:結果參數，接收上述addr結構大小，指明addr結構所佔字節數，也可NULL

　　accept()成功返回一個SOCKET描述符，表示接收到的套接字的描述符。不然返回值INVALID_SOCKET。

六、ssize_t send(int sockfd, const void *buf, ssize_t len, int flags);

l sockfd: socket描述字，socket的返回值
l buf:要發送的數據buffer
l len：要傳送的數據大小
l flag：通常取值爲0，影響TCP首部的可選部分

　　send將本身的數據copy到內核的send buffer，返回值爲[-1,size]:

- 返回-1說明發送數據失敗，系統內部出問題了
- 返回[0,size]：因爲send是從內核的send buffer中寫數據，那麼send buffer中剩下的長度爲m，返回min(m, size)，返回0就是send buffer沒有空間了

七、ssize_t recv(int sockfd, void *buf, ssize_t len, int flags);

各參數意義基本與send相同，recv操做將內核中的數據拷貝到應用程序內部

返回值是[-1,size]：

- 返回-1代表接收失敗，socket失效、recv操做因爲系統內部緣由中斷等緣由
- 返回0代表沒有數據，在TCP中接收發送有一個timeout，當timeout的時候尚未數據返回0
- 返回[1,size]：recv的操做時從內核拷貝數據，數據有多少拷貝多少，內核如今收到長度爲m的數據，返回min(m, size);

八、int close(int fd);

一個echo小例子，客戶端向服務器發送什麼服務器就給客戶端返回什麼信息：

一、服務器代碼：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>   // 基本系統數據類型,是系統的基本系統數據類型的頭文件
#include<sys/socket.h>  
#include<netinet/in.h>  // 互聯網地址族
#include<arpa/inet.h>   //IP地址轉換函數inet_pton
#include<unistd.h>      //close

#include<iostream>

int main(int argc, char** argv){
    int socketfd, bindfd, connectfd;
    char buffer[4096];
    struct sockaddr_in serverAddress;
    int sendSize, recvSize;

    //printf("================== create socket ======================\n");
    // create socket
    socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(socketfd == -1){
        printf("Create socket error:%s(errno:%d)\n", strerror(errno),errno);
        exit(0);
    }

    //printf("================== set address ========================\n");
    //set server address
    memset(&serverAddress, 0, sizeof(serverAddress));
    serverAddress.sin_family = AF_INET;
    serverAddress.sin_port = htons(800);
    //serverAddress.sin_addr.s_addr = htonl(127.0.0.1);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serverAddress.sin_addr);

    std::cout << serverAddress.sin_addr.s_addr << '\n';

    //printf("================== bind address ========================\n");
    // bind address to the socket
    bindfd = bind(socketfd, (struct sockaddr*)&serverAddress, sizeof(serverAddress));
    if(bindfd == -1){
        printf("bind socket error:%s(errno:%d)\n", strerror(errno),errno);
        exit(0);        
    }

    //printf("================== listen ========================\n");
    if(listen(socketfd, 10) == -1){
        printf("listen socket error:%s(errno:%d)\n",strerror(errno),errno);
        exit(0);
    }

    printf("================== waiting connect ========================\n");
    while(1){
        sleep(2);
        // recvive a connect and accept
        connectfd = accept(socketfd, (struct sockaddr*)NULL, NULL);
        if(connectfd == -1){
            printf("connet socket error:%s(errno:%d)\n",strerror(errno),errno);
            continue;        
        }

        // receive data
        recvSize = recv(connectfd, buffer, 4096, 0);
        if(recvSize == -1){
            printf("recvive data error:%s(errno:%d)\n",strerror(errno),errno);
            continue;            
        }
        
        printf("%s\n", buffer);

        // send data
        sendSize = send(connectfd, buffer, 4096, 0);
        if(sendSize == -1){
            printf("send data error:%s(errno:%d)\n",strerror(errno),errno);
            continue;            
        }
        close(connectfd);

    }
    close(socketfd);


}

二、客戶端代碼：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>   // 基本系統數據類型,是系統的基本系統數據類型的頭文件
#include<sys/socket.h>  
#include<netinet/in.h>  // 互聯網地址族
#include<arpa/inet.h>   //IP地址轉換函數inet_pton
#include<unistd.h>      //close

#include<iostream>

int main(){
    int socketfd, connectfd;
    int sendSize, recvSize;

    struct sockaddr_in serverAddress;

    char sendBuf[4096];
    char recvBuf[4096];

    printf("================== create socket ========================\n");
    socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(socketfd == -1){
        printf("create socket error:%s(error%d)\n", strerror(errno),errno);
        exit(0);
    }

    memset(&serverAddress, 0, sizeof(serverAddress));
    serverAddress.sin_family = AF_INET;
    serverAddress.sin_port = htons(800);
    //serverAddress.sin_addr.s_addr = htonl("127.0.0.1");    
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serverAddress.sin_addr);

    std::cout << serverAddress.sin_addr.s_addr << '\n';

    connectfd = connect(socketfd, (struct sockaddr*)&serverAddress, sizeof(serverAddress));
    if(connectfd == -1){
        printf("connect server error:%s(error(%d))\n", strerror(errno), errno);
        exit(0);
    }

    printf("send message to server:\n");
    //std::cin >> sendBuf;
    fgets(sendBuf, 4096, stdin);
    //printf("%s\n", sendBuf);
    sendSize = send(socketfd, sendBuf, strlen(sendBuf), 0);
    if(sendSize == -1){
        printf("send data error:%s(error%d)\n", strerror(errno), errno);
        exit(0);
    }

    printf("wait echo from server:\n");

    sleep(2);
    recvSize = recv(socketfd, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0);
    if(recvSize < 0){
        printf("recvive echo error:%s(error%d)\n", strerror(errno), errno);
        exit(0);
    }
    printf("%s", recvBuf);

    close(socketfd);

}