Socket编程的基本函数

基本的套接字编程

socket函数

想要执行网络I/O,首先需要调用socket函数创建套接字,需要头文件#include

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

参数

  • domain : 执行协议域,取值如下:
domain 说明
AF_INET IPV4协议
AF_INET6 IPV6协议
AF_LOCAL Unix 域协议
AF_ROUTE 路由套接字
AF_KEY 密钥套接字
  • type : 套接字类型,取值如下
type 说明
SOCK_STREAM 字节流套接字
SOCK_DGRAM 数据报套接字
SOCK_SEQPACKET 有序分组套接字
SOCK_RAW 原始套接字
  • protocol : 某个协议类型常值,或者设置为0。
protocal 说明
IPPROTO_TCP TCP传输协议
IPPROTO_UDP UDP传输协议
IPPROTO_SCTP SCTP传输协议

如果使用默认,protocol可以填0。

返回值

​ 成功时返回一个int型整数,是一个类似于文件描述符的网络套接字描述符。

​ 出错返回-1。

注:在本函数中,domaintype的组合不一定有效,有效的组合如下所示:

AF_INET AF_INET6 AF_LOCAL AF_ROUTE AF_KEY
SOCK_STREAM TCP / SCTP TCP / SCTP
SOCK_DGRAM UDP UDP
SOCK_SEQPACKET SCTP SCTP
SOCK_RAW IPV4 IPV6

其中domain还有以PF_开头的,还有其他BSD支持的协议域,不过多介绍。表格中“是”表示可以组合,但是没有有效的名称,空白是无效组合。

connect 函数(客户端)

如果客户端想要连接服务器,必须使用connect函数完成,需要引入头文件#include

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);

参数

  • sockfd : 是之前socket函数返回的套接字描述符。
  • servaddr : 指向服务器套接字地址结构体的指针,必须含有服务器的IP地址和端口。
  • addrlen : 指向服务器套接字地址结构体的大小。

返回值
​ 成功,返回0;
​ 失败,返回-1,并设置error值。

注意

  1. 客户端在调用connect前不一定非要调用bind函数,因为内核会确定源IP地址,并选择一个临时端口作为源端口。
  2. 如果是TCP套接字,调用connect函数将激发三次握手过程。在连接建立成功或出错时返回。出错情况如下:
    • ETIMEDOUT : 客户端没有收到SYN分节的响应。
    • ECONNREFUSED : 服务器对客户端SYN的响应是RST(复位),说明服务器在指定的端口上没有进程在等待与之连接(硬件错)。
    • EHOSTUNREACH / ENETUNREACH : 客户端发送的SYN在某个路由器引发了目的地不可达的ICMP错误(软错误)。

bind函数

如果想要将socket函数创建的套接字与一个本地协议地址捆绑起来,需要使用bind函数,头文件#include #include

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

参数

  • sockfd : 调用socket函数返回的套接字。
  • myaddr : 指向特定协议地址结构体的指针。
  • addrlen : 特定协议地址结构体的大小。

返回值
​ 成功,返回0;
​ 失败,返回-1,并设置error值。

​ 出错情况:

​ EADDRINUSE : 地址已经使用

注意

  1. bind函数捆绑时,可以指定IP和端口,也可以不指定,不指定的话内核会要为相应的套接字选择一个临时端口,但是如果是服务器创建出来的套接字地址信息客户端不会知道。

  2. bind指定IP端口和不指定产生的结果如下:

    IP 端口 结果
    非指定 0 内核选择IP和端口
    非指定 非0 内核选择IP,进程指定端口
    指定本机IP 0 进程指定IP,内核选择端口
    指定本机IP 非0 进程指定IP和端口
  3. 如果想指定地址为通配地址,IPV4为INADDR_ANY,IPV6为in6addr_any,头文件为#include

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//ipv4
servaddr.sin6_addr = in6addr_any;	//ipv6
  1. bind并不返回内核所选择的临时端口的值。因为const限定,如果想要得到内核选择的临时端口,需要使用getsockname来返回协议地址。

listen函数(服务器)

服务器如果需要监听客户端连接,需要使用listen函数,头文件#include

int listen(int sockfd, int backlog);

参数

  • sockfd : 之前socket函数创建的套接字描述符
  • backlog : 规定了内核应该为该套接字排队的最大连接个数。内核为监听套接字维护了两个队列。一个是未完成连接队列,主要是客户端发出SYN到服务器,服务器正在等待完成相应的TCP三路握手过程,此时套接字处于SYN_RCVD状态。另一个是已经完成的队列,此时套接字处于ESTABLISHED状态。badklog就是两个队列之和的最大值。调用listen函数后,将已经完成连接队列的队头返回返回给进程;如果队列为空,进程将睡眠,直到TCP在该队列中放入一项才唤醒它。不要把backlog设置为0,因为不同的实现对此有不同的解释。老内核一般指定为5,但是高并发下,该值偏小不够用,新内核支持比较大的值。

返回值

​ 成功,返回0;
​ 失败,返回-1,并设置error值。
注意

  1. 该函数必须在accept之前调用。
  2. 当使用socket函数创建一个套接字时,它默认是一个主动套接字。而listen函数将一个未连接的套接字转换为被动套接字,指示内核应该接受该套接字的连接请求。

accept函数(服务器)

上面listen函数的backlog参数提到一个已完成的队列,accept函数就是用于从已完成连接的队列对头返回下一个已完成队列,如果已完成队列连接为空,那么进入睡眠(套接字默认为阻塞状态)。头文件#include

int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

参数

  • sockefd : 监听套接字,是socket函数创建的套接字,接受成功后,会返回新的套接字。
  • cliaddr : 是用来返回对端客户端的地址结构信息。
  • addrlen : 是客户端套接字地址结构的长度,由该长度确定内核中存放客户端套接字的地址结构的确定字节数。

返回值

​ 如果返回成功(值 > 0),返回值是内核生成的一个全新的描述符,代表服务器与客户端的连接,代表已连接套接字。一个服务器通常仅创建一个监听套接字,它在服务器的生命周期内会一直存在。但是会创建多个已连接套接字,当服务器完成某一客户端的服务,已连接套接字可能会关闭。

​ 如果失败返回-1,并设置error值。

注意

​ 如果对接收后的客户端的地址信息不感兴趣,cliaddr和addrlen参数都可以为空指针。

close函数

当处理完成后,关闭套接字描述符,并终止TCP连接,需要使用close函数,头文件#include

int close(int sockfd);

参数

  • sockfd : 是一个套接字描述符或文件描述符。

返回值

  • 成功返回0
  • 失败返回-1,并设置error值。

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