socket编程 -- socket、bind、accept、connect函数

桃扇骨 2022-08-20 07:13 210阅读 0赞

## socket ##

socket函数原型

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    
    int socket(int domain, int type, int protocol);

**参数说明**

*  domain:  
    `AF_INET` 这是大多数用来产生socket的协议，使用TCP或UDP来传输，用IPv4的地址  
    `AF_INET6` 与上面类似，不过是来用IPv6的地址  
    `AF_UNIX` 本地协议，使用在Unix和Linux系统上，一般都是当客户端和服务器在同一台及其上的时候使用
 *  type:  
    `SOCK_STREAM` 这个协议是按照顺序的、可靠的、数据完整的基于字节流的连接。这是一个使用最多的socket类型，这个socket是使用TCP来进行传输。  
    `SOCK_DGRAM` 这个协议是无连接的、固定长度的传输调用。该协议是不可靠的，使用UDP来进行它的连接。  
    `SOCK_SEQPACKET` 这个协议是双线路的、可靠的连接，发送固定长度的数据包进行传输。必须把这个包完整的接受才能进行读取。  
    `SOCK_RAW` 这个socket类型提供单一的网络访问，这个socket类型使用ICMP公共协议。（ping、traceroute使用该协议）  
    `SOCK_RDM` 这个类型是很少使用的，在大部分的操作系统上没有实现，它是提供给数据链路层使用，不保证数据包的顺序
 *  protocol:  
    0 默认协议

**函数返回值**：  
成功返回一个新的文件描述符，失败返回-1，设置errno

socket()打开一个网络通讯端口，如果成功的话，就像open()一样返回一个文件描  
述符，应用程序可以像读写文件一样用read/write在网络上收发数据，如果socket()调用出错则返回-1。  
对于IPv4，domain参数指定为AF\_INET。  
对于TCP协议，type参数指定为SOCK\_STREAM，表示面向流的传输协议。  
如果是UDP协议，则type参数指定为SOCK\_DGRAM，表示面向数据报的传输协议。  
protocol参数的介绍略，指定为0即可。

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## bind ##

函数原型

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    
    int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

**参数说明**：

*  sockfd：  
    socket文件描述符
 *  addr:  
    构造出IP地址加端口号
 *  addrlen:  
    sizeof(addr)长度

**函数返回值**：  
成功返回0，失败返回-1, 设置errno

服务器程序所监听的网络地址和端口号通常是固定不变的，客户端程序得知服务器程序  
的地址和端口号后就可以向服务器发起连接，因此服务器需要调用bind绑定一个固定的网络地址和端口号。

bind()的作用是将参数sockfd和addr绑定在一起，使sockfd这个用于网络通讯的文件描述符监听addr所描述的地址和端口号。前面讲过，struct sockaddr \*是一个通用指针类型，addr参数实际上可以接受多种协议的sockaddr结构体，而它们的长度各不相同，所以需要第三个参数addrlen指定结构体的长度。  
如：

struct sockaddr_in servaddr;
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(8000);

首先将整个结构体清零，然后设置地址类型为`AF_INET`，网络地址为`INADDR_ANY`，这个宏表示本地的任意IP地址，因为服务器可能有多个网卡，每个网卡也可能绑定多个IP地址，这样设置可以在所有的IP地址上监听，直到与某个客户端建立了连接时才确定下来到底用哪个IP地址，端口号为`8000`。

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## listen ##

listen函数原型

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    
    int listen(int sockfd, int backlog);

**参数说明**：

*  sockfd:  
    socket文件描述符
 *  backlog:  
    排队建立3次握手队列和刚刚建立3次握手队列的链接数和

查看系统默认backlog

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

典型的服务器程序可以同时服务于多个客户端，当有客户端发起连接时，服务器调用的accept()返回并接受这个连接，如果有大量的客户端发起连接而服务器来不及处理，尚未accept的客户端就处于连接等待状态，listen()声明sockfd处于监听状态，并且最多允许有backlog个客户端处于连接待状态，如果接收到更多的连接请求就忽略。

**返回值**  
listen()成功返回0，失败返回-1。

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## accept ##

函数原型

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    
    int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

**参数说明**

*  sockdf:  
    socket文件描述符
 *  addr:  
    传出参数，返回链接客户端地址信息，含IP地址和端口号
 *  addrlen:  
    传入传出参数（值-结果）,传入sizeof(addr)大小，函数返回时返回真正接收到地址结构体的大小

**函数返回值：**  
成功返回一个新的socket文件描述符，用于和客户端通信，失败返回-1，设置errno

三方握手完成后，服务器调用accept()接受连接，如果服务器调用accept()时还没有客户端的连接请求，就阻塞等待直到有客户端连接上来。  
addr是一个传出参数，accept()返回时传出客户端的地址和端口号。  
addrlen参数是一个传入传出参数（value-result argument），传入的是调用者提供的缓冲区addr的长度以避免缓冲区溢出问题，传出的是客户端地址结构体的实际长度（有可能没有占满调用者提供的缓冲区）。  
如果给addr参数传NULL，表示不关心客户端的地址。

我们的服务器程序结构是这样的：

while (1)
    {
        cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
        connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
        n = read(connfd, buf, MAXLINE);
        ......
        close(connfd);
    }

整个是一个while死循环，每次循环处理一个客户端连接。  
由于cliaddr\_len是传入传出  
参数，每次调用accept()之前应该重新赋初值。  
accept()的参数listenfd是先前的监听文件描述符，而accept()的返回值是另外一个文件描述符connfd，之后与客户端之间就通过这个connfd通讯，最后关闭connfd断开连接，而不关闭listenfd，再次回到循环开头listenfd仍然用作accept的参数。  
accept()成功返回一个文件描述符，出错返回-1。

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## connect ##

函数原型

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
    #include <sys/socket.h>
    
    int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数说明

*  sockdf:  
    socket文件描述符
 *  addr:  
    传入参数，指定服务器端地址信息，含IP地址和端口号
 *  addrlen:  
    传入参数,传入sizeof(addr)大小

**函数返回值**：  
成功返回0，失败返回-1，设置errno

客户端需要调用connect()连接服务器，connect和bind的参数形式一致，区别在于  
**bind的参数是自己的地址，而connect的参数是对方的地址。**