TCP/IP编程学习笔记（2）
既然socket是“open—write/read—close”模式的一种实现，那么socket就提供了这些操作对应的函数接口。
socket()：创建socket
bind()：绑定socket到本地地址和端口，通常由服务端调用
listen()：TCP专用，开启监听模式
accept()：TCP专用，服务器等待客户端连接，一般是阻塞态
connect()：TCP专用，客户端主动连接服务器
send()：TCP专用，发送数据
recv()：TCP专用，接收数据
sendto()：UDP专用，发送数据到指定的IP地址和端口
recvfrom()：UDP专用，接收数据，返回数据远端的IP地址和端口
1、socket()函数
socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。
正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：
domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。
protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议（这个协议我将会单独开篇讨论！）。
注意：并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。
domain |
type |
protocol |
套接口类型 |
AF_INET |
SOCK_STREAM |
IPPROTO_TCP |
TCP |
SOCK_DGRAM |
IPPROTO_UDP |
UDP |
|
SOCK_RAW |
IPPROTO_IP IPPROTO_ICMP |
Raw sockets |
2、bind()函数
函数的三个参数分别为：
sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同，如ipv4对应的是：
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 */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};ipv6对应的是：
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */
in_port_t sin6_port; /* port number */
uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
uint32_t sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */
};
struct in6_addr {
unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */
};Unix域对应的是：
#define UNIX_PATH_MAX 108
struct sockaddr_un {
sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */
};addrlen：对应的是地址的长度。
通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址（如ip地址+端口号），用于提供服务，客户就可以通过它来接连服务器；而客户端就不用指定，有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind()，而客户端就不会调用，而是在connect()时由系统随机生成一个。
典型调用方式：
#include
SOCKET s;
SOCKADDR_in tcpaddr;
Int iSockErr;
Int port=5000;//端口号
//先创建一个使用IP地址族的流式套接口
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
//以下给结构类型的地址提供数值
tcpadr.sin_family=AF_INET;
tcpadr.sin_port=htons(port);
tcpaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
if(bind(s,(LPSOCKADDR)&(tcpaddr,sizeof(tcpaddr))==SOCKET_ERROR){
//该函数的调用失败，进行错误处理
iSockErr=WSAGetLastError();
//根据不同的错误类型进行输出提示信息
...
return;
}//函数调用成功，进行其他处理 网络字节序与主机字节序
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下：
a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
网络字节序：4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，一个字节的数据没有顺序的问题了。
3、listen()、connect()函数
如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数，最大个数内的请求处于“等待处理”队列，多出的将造成一个WSAECONNREFUSED错误。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。listen仅支持连接的套接口，如SOCK_STREAM类型的套接口，也就是说，在IP地址族中，它只适用于同时有多个连接请求的TCP服务器。
原型：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
send()
原型：int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags)
SO_SNDBUF选项可以改变TCP套接口发送缓冲区的大小。调用send函数的过程，实际是内核将用户数据拷贝至TCP套接口的发送缓冲区的过程：len是待发送数据的字节长度，若len大于发送缓冲区大小，则返回-1；否则，查看缓冲区剩余空间是否容纳得下要发送的len长度，若不够，则拷贝一部分，并返回拷贝长度（指的是非阻塞send，若为阻塞send，则一定等待所有数据拷贝至缓冲区才返回，因此阻塞send返回值必定与len相等）；若缓冲区满，则等待发送，有剩余空间后拷贝至缓冲区；若在拷贝过程出现错误，则返回-1。关于错误的原因，查看errno的值。
如果send在等待协议发送数据时出现网络断开的情况，则会返回-1。注意：send成功返回并不代表对方已接收到数据，如果后续的协议传输过程中出现网络错误，下一个send便会返回-1发送错误。TCP给对方的数据必须在对方给予确认时，方可删除发送缓冲区的数据。否则，会一直缓存在缓冲区直至发送成功（TCP可靠数据传输决定的）。
recv()
原型：int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags)
recv()函数用于TCP类型的数据接收。recv()从接收缓冲区拷贝数据。成功时，返回拷贝的字节数，失败返回-1。阻塞模式下，recv/recvfrom将会阻塞到缓冲区里至少有一个字节(TCP)/至少有一个完整的UDP数据报才返回，没有数据时处于休眠状态。若非阻塞，则立即返回，有数据则返回拷贝的数据大小，否则返回错误-1。
对于数据包类套接口，队列中第一个数据包中的数据被解包，但最多不超过缓冲区的大小，如果数据报大于缓冲区，那么缓冲区中只有数据报的前面部分，其他的数据都丢失了，并且recv()函数返回WSAEMSGSIZE错误，但对于流式传输协议来说，就不会碰到这个错误。
参数解释：
sockefd -- 接收端套接字描述符（非监听描述符）；
buf -- 接收缓冲区的基地址；
len -- 以字节计算的接收缓冲区长度；
sendto()
原型：int sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *dst_addr, int addrlen)
当本地与不同目的地址通信时，只需指定目的地址，可使用同一个UDP套接口描述符sockfd，而TCP要预先建立连接，每个连接都会产生不同的套接口描述符，体现在：客户端要使用不同的fd进行connect，服务端每次accept产生不同的fd。
因为UDP没有真正的发送缓冲区，因为是不可靠连接，不必保存应用进程的数据拷贝，应用进程中的数据在沿协议栈向下传递时，以某种形式拷贝到内核缓冲区，当数据链路层把数据传出后就把内核缓冲区中数据拷贝删除。因此它不需要一个发送缓冲区。写UDP套接口的sendto/write返回表示应用程序的数据或数据分片已经进入链路层的输出队列，如果输出队列没有足够的空间存放数据，将返回错误ENOBUFS.
参数解释：
sockfd -- 发送端套接字描述符（非监听描述符）；
msg -- 待发送数据的缓冲区；
len -- 待发送数据的字节长度；
flags -- 一般情况下置为0；
dst_addr -- 数据发送的目的地址；
addrlen -- 地址长度。
2.9 recvfrom()
原型：int recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, int*fromlen)
recvfrom()用于非可靠连接(UDP)的数据接收。
参数解释：
sockfd -- 接收端套接字描述；
buf -- 用于接收数据的应用缓冲区地址；
len -- 指名缓冲区大小；
flags -- 通常为0；
src_addr -- 数据来源端的地址；
在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
#include
int close(int fd);
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。
注意：close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。