socket主要函數介紹

時間 2019-11-12

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1. 基本套接字函數
（1）socket函數原型算法

socket(創建一個socket文件描述符)服務器

所需頭文件網絡

#include <sys/types.h> dom

#include <sys/socket.h>socket

函數說明函數

創建一個socket文件描述符性能

函數原型大數據

int socket(int domain, int type, int protocol)調試

函數傳入值接口

domain

AF_INET：IPv4協議

AF_INET6：IPv6協議

AF_LOCAL：Unix域協議

AF_ROUTE：路由套接口

AF_KEY：密鑰套接口

type

SOCKET_STREAM：雙向可靠數據流，對應TCP

SOCKET_DGRAM：雙向不可靠數據報，對應UDP

SOCKET_RAW：提供傳輸層如下的協議，能夠訪問內部網絡接口，例如接收和發送ICMP報文

protocol

type爲SOCKET_RAW時須要設置此值說明協議類型，其餘類型設置爲0便可

函數返回值

成功：socket文件描述符

失敗：-1，失敗緣由存於error中

表18-1列出了當進行socket調用時，中協議簇（domain）與類型(type)可能產生的組合。

表18-1 socket中協議簇（domain）與類型(type)組合表

AF_INET

AF_INET6

AF_LOCAL

AF_ROUTE

AF_KEY

SOCK_STREAM

TCP

Yes

SOCK_DGRAM

UDP

Yes

SOCK_RAW

IPv4

IPv6

Yes

（2）bind函數原型

bind(將一個本地協議地址與socket文件描述符聯繫起來)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

將一個協議地址與socket文件描述符聯繫起來

函數原型

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)

函數傳入值

sockfd

socket文件描述符

addr

my_addr指向sockaddr結構，該結構中包含IP地址和端口等信息

addrlen

sockaddr結構的大小，可設置爲sizeof(struct sockaddr)

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

利用bind函數綁定地址時，能夠指定IP地址和端口號，也能夠指定其中之一，甚至一個也不指定。可使用通配地址INADDR_ANY（爲宏定義，其值等於0），它通知內核選擇IP地址。表18-2列出了設置socket地址結構的幾種方式，但在實際中，綁定的端口號都須要指定。

表18-2 設置socket地址結構的幾種方式

進程指定

說明

IP地址

端口

通配地址INADDR_ANY

內核自動選擇IP地址和端口號

通配地址INADDR_ANY

非0

內核自動選擇IP地址，進程指定端口號

本地IP地址

進程指定IP地址，內核自動選擇端口號

本地IP地址

非0

進程指定IP地址和端口號

（3）listen函數原型

listen (等待鏈接)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

等待鏈接

函數原型

int listen(int sockfd, int backlog)

函數傳入值

sockfd

監聽socket文件描述符

backlog

套接字排隊的最大鏈接個數

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

特別說明

對於監聽socket文件描述符sockfd，內核要維護兩個隊列，分別爲未完成鏈接隊列和已完成鏈接隊列，這兩個隊列之和不超過backlog

（4）connect函數原型

connect(創建socket鏈接)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

創建socket鏈接

函數原型

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr,

socklen_t addrlen)

函數傳入值

sockfd

socket文件描述符

serv_addr

鏈接的網絡地址和端口

addrlen

sockaddr結構的大小，可設置爲sizeof(struct sockaddr)

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

附加說明

函數connect激發TCP的三路握手過程，出錯返回有如下幾種狀況：

① 若是客戶沒有收到SYN分節的響應（總共75秒，這之間可能重發了若干次SYN），則返回ETIMEDOUT

② 若是對客戶的SYN的響應是RST，則代表該服務器主機在指定的端口上沒有進程在等待與之相連，函數返回錯誤ECONNREFUSED

③ 若是客戶發出的SYN在中間路由器上引起一個目的地不可達的ICMP錯誤，內核返回EHOSTUNREACH或ENETUNREACH錯誤（即ICMP錯誤）給進程

（5）accept函數原型

accept（接受socket鏈接）

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

接受socket鏈接，返回一個新的socket文件描述符，原socket文件描述符仍爲listen函數所用，而新的socket文件描述符用來處理鏈接的讀寫操做

函數原型

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)

函數傳入參數

sockfd: socket文件描述符

addrlen：addr的大小，可設置爲sizeof(struct sockaddr)

函數傳出參數

addr：填入遠程主機的地址數據

函數返回值

成功：實際讀取字節數

失敗：-1，錯誤代碼存放在error中

附加說明

① accept函數由TCP服務器調用，爲阻塞函數，從已完成鏈接的隊列中返回一個鏈接；若是該對列爲空，則進程進入阻塞等待

② 函數返回的套接字爲已鏈接套接字，而監聽套接字仍爲listen函數所用

（6）close函數原型

close (關閉鏈接的socket文件描述符)

所需頭文件

#include <unistd.h>

函數說明

關閉鏈接的socket文件描述符

函數原型

int close(int sockfd)

函數傳入值

sockfd：socket文件描述符

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

附加說明

① close函數默認功能是將套接字置爲「已關閉」標記，並當即返回給進程，這個套接字不能再爲該進程所用

② 正常狀況下，close將引起四個分節終止序列，但在終止前將發送已排隊的數據

③ 若是套接字描述符訪問計數在調用close後大於0（多個進程共享同一個套接字的狀況下），則不會引起TCP終止序列（即不會發送FIN分節）

（7）shutdown函數原型

shutdown(終止socket通訊)

所需頭文件

#include <sys/socket.h>

函數說明

終止socket通訊

函數原型

int shutdown(int s, int how)

函數傳入值

socket文件描述符

how

0（SHUT_RD）：關閉socket鏈接的讀這一半，再也不接收套接字中的數據且現留在收緩衝區的數據做廢

1（SHUT_WR）：關閉socket鏈接的寫這一半（半關閉），但留在套接字發送緩衝區中的數據都會被髮送，後跟TCP鏈接終止序列，無論訪問計數是否大於0，此後將不能再執行對套接字的任何寫操做

2（SHUT_RDWR）：socket鏈接的讀、寫都關閉

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

（8）read函數原型

read（從打開的socket文件流中讀取數據）

所需頭文件

#include <unistd.h>

函數說明

從打開的socket文件流中讀取數據，這裏僅說明此函數應用於socket的狀況

函數原型

ssize_t read(int fd, void *buf ,size_t count)

函數傳入參數

fd: socket文件描述符

count：最大讀取字節數

函數傳出參數

buf：讀取數據的首地址

函數返回值

成功：實際讀取字節數

失敗：-1，錯誤代碼存放在error中

附加說明

調用函數read從socket文件流中讀取數據時，有以下幾種狀況：

① 套接字接收緩衝區接收數據，返回接收到的字節數

② TCP協議收到FIN數據，返回0

③ TCP協議收到RST數據，返回-1，同時errno設置爲ECONNRESET

④ 進程阻塞過程當中接收到信號，返回-1，同時errno設置爲EINTR

（9）write函數原型

write（向socket文件流中寫入數據）

所需頭文件

#include <unistd.h>

函數說明

向socket文件流中寫入數據，這裏僅說明此函數應用於socket的狀況

函數原型

ssize_t write (int fd,const void *buf,size_t count)

函數傳入參數

fd: socket文件描述符

buf：寫入數據的首地址

count：最大寫入字節數

函數返回值

成功：實際寫入的字節數

失敗：-1，錯誤代碼存放在error中

附加說明

調用函數write向socket文件流寫數據時，有以下幾種狀況：

① 套接字發送緩衝區有足夠空間，返回發送的字節數

② TCP協議接收到RST數據，返回-1，同時errno設置爲ECONNRESET

③ 進程阻塞過程當中接收到信號，返回-1，同時errno設置爲EINTR

2. 高級套接字函數
recv和send函數提供了和read和write差很少的功能。不過它們提供了第四個參數來控制讀寫操做。

（1） send函數原型

send(經過socket文件描述符發送數據到對方)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

經過socket文件描述符發送數據到對方

函數原型

ssize_t send(int s, const void *buf, size_t len, int flags)

函數傳入值

socket文件描述符

buf

發送數據的首地址

len

發送數據的長度

flags

0：此時功能同write，flags還能夠設爲如下標誌的組合

MSG_OOB：發送帶外數據

MSG_DONTROUTE：告訴IP協議，目的主機在本地網絡，沒有必要查找路由表

MSG_DONTWAIT：設置爲非阻塞操做

MSG_NOSIGNAL：表示發送動做不肯被SIGPIPE信號中斷

函數返回值

成功：實際發送的字節數

失敗：-1，失敗緣由存於error中

（2） recv函數原型

recv(經過socket文件描述符從對方接收數據)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

經過socket文件描述符從對方接收數據

函數原型

ssize_t recv(int s, void *buf, size_t len, int flags)

函數傳入值

socket文件描述符

len

可接收數據的最大長度

flags

0：此時功能同read，flags還能夠設爲如下標誌的組合

MSG_OOB：接收帶外數據

MSG_PEEK：查看數據標誌，返回的數據並不在系統中刪除，若是再次調用recv函數會返回相同的數據內容

MSG_DONTWAIT：設置爲非阻塞操做

MSG_WAITALL：強迫接收到len大小的數據後才返回，除非有錯誤或有信號產生

函數傳出值

buf

接收數據的首地址

函數返回值

成功：實際發送的字節數

失敗：-1，失敗緣由存於error中

3. 套接字屬性控制函數
系統提供getsockopt、setsockopt兩函數獲取和修改套接字結構中一些屬性，經過修改這些屬性，能夠調整套接字的性能，進而調整應用程序的性能。

（1） getsockopt函數原型

getsockopt(獲取套接字的屬性)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

獲取套接字的屬性

函數原型

int getsockopt(int s, int level, int optname,

void *optval, socklen_t *optlen)

函數傳入值

socket文件描述符

level

SOL_SOCKET：通用套接字選項

IPPROTO_IP：IP選項

IPPROTO_TCP：TCP選項

optname

訪問的選項名，具體見表18-3

optlen

optval的長度

函數傳出值

optval

取得的屬性值

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

表18-3 套接字屬性表

level(級別)

optname(選項名

說明

數據類型

SOL_SOCKET

SO_BROADCAST

容許發送廣播數據

int

SO_DEBUG

容許調試

int

SO_DONTROUTE

不查找路由

int

SO_ERROR

得到套接字錯誤

int

SO_KEEPALIVE

保持鏈接

int

SO_LINGER

延遲關閉鏈接

struct linger

SO_OOBINLINE

帶外數據放入正常數據流

int

SO_RCVBUF

接收緩衝區大小

int

SO_SNDBUF

發送緩衝區大小

int

SO_RCVLOWAT

接收緩衝區下限

int

SO_SNDLOWAT

發送緩衝區下限

int

SO_RCVTIMEO

接收超時

struct timeval

SO_SNDTIMEO

發送超時

struct timeval

SO_REUSERADDR

容許重用本地地址和端口

int

SO_TYPE

得到套接字類型

int

SO_BSDCOMPAT

與BSD系統兼容

int

IPPROTO_IP

IP_HDRINCL

在數據包中包含IP首部

int

IP_OPTINOS

IP首部選項

int

IP_TOS

服務類型

int

IP_TTL

生存時間

int

IPPRO_TCP

TCP_MAXSEG

TCP最大數據段的大小

int

CP_NODELAY

不使用Nagle算法

int

（2）setsockopt函數原型

setsockopt(設置套接字的屬性)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

設置套接字的屬性

函數原型

int setsockopt(int s, int level, int optname,

const void *optval, socklen_t optlen)

函數傳入值

socket文件描述符

level

SOL_SOCKET：通用套接字選項

IPPROTO_IP：IP選項

IPPROTO_TCP：TCP選項

optname

設置的選項名，具體見表18-3

optval

設置的屬性值

optlen

optval的長度

函數返回值

成功：0

失敗：-1，失敗緣由存於error中

（3）getsockopt、setsockopt函數舉例

sockopt.c源代碼以下：

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int main()

{

int sockfd,optval,optlen = sizeof(int);

int sndbuf = 0 ;

int rcvbuf = 0 ;

int flag;

if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)

{

perror("socket") ;

return -1 ;

}

getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_TYPE,&optval,&optlen);

printf("optval = %d\n",optval);

optlen = sizeof(sndbuf);

flag = getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,&sndbuf,&optlen);

printf("sndbuf=%d\n",sndbuf) ;

printf("flag=%d\n",flag) ;

sndbuf = 51200;

flag = setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,&sndbuf, optlen);

sndbuf=0 ;

flag = getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,&sndbuf,&optlen);

printf("sndbuf=%d\n",sndbuf) ;

printf("flag=%d\n",flag) ;

close(sockfd);

return 0 ;

}

編譯 gcc sockopt.c -o sockopt。

執行 ./sockopt，執行結果以下：

optval = 1

sndbuf=16384

flag=0

sndbuf=102400

flag=0

4. UDP讀寫函數
UDP套接字是無鏈接協議，必須使用sendto函數發送數據，必須使用recvfrom函數接收數據，發送時需指明目的地址。sendto函數與send功能基本相同，recvfrom與recv功能基本相同，只不過sendto函數和recvfrom函數參數中都帶有對方地址信息，這兩個函數是專門爲UDP協議提供的。

（1）sendto函數原型

sendto(經過socket文件描述符發送數據到對方)

所需頭文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函數說明

經過socket文件描述符發送數據到對方，用於UDP協議

函數原型

ssize_t sendto(int s, const void *buf, size_t len, int flags,

const struct sockaddr *to, socklen_t tolen)

函數傳入值

socket文件描述符