Linux网络编程——常用套接字函数

说明：
  本文章旨在总结备份、方便以后查询，由于是个人总结，如有不对，欢迎指正；另外，内容大部分来自网络、书籍、和各类手册，如若侵权请告知，马上删帖致歉。
  QQ 群 号：513683159 【相互学习】
内容来源：
  常用套接字函数整理
  基础套接字函数入门1
  套接字函数及其理解
  socket()函数用法详解：创建套接字
  《Linux网络编程》

1️⃣socket()函数

  函数功能：套接字的初始化：根据用户需求设置套接字的选项。
    在某协议族的某协议中创建一个套接字（socket）【创建socket数据结构分配存储空间】。

项目	说明
函数原型	extern int socket (int __domain, int __type, int __protocol) __THROW;
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__domain：协议族，设置网络通信的域，如： AF_INET IPv4协议，AF_INET6 IPv6协议
	2.__type：套接字类型，如： SOCK_STREAM字节流套接字，SOCK_DGRAM数据报套接字，SOCK_RAW原始套接字
	3.__protocol：协议编号，指定某协议特定类型（通常取0），如： IPPROTO_TCPTCP传输协议，IPPROTO_UDPUDP传输协议
返回值	返回新套接字的文件描述符，或-1表示错误，错误可通过errno获得。
注意	①若__protocol为0，则自动选择1。 ②AF(Address Family)与BF(Protocol Family)是相同作用。 ③实际前两参数即可创建套接字（推演出协议）除非特殊情况。

#define __CONST_SOCKADDR_ARG	const struct sockaddr *

/* 描述通用套接字地址的结构 */
struct sockaddr
{
     
    __SOCKADDR_COMMON (sa_);	/* 常用数据:地址族和长度 */
    char sa_data[14];	    	/* 14bytes的协议地址数据 */
 };
 
/* 该宏用于声明用于套接字地址的数据类型的初始公共成员，
' struct sockaddr'， ' struct sockaddr_in'， ' struct sockaddr_un'等 */
#define	__SOCKADDR_COMMON(sa_prefix)  sa_family_t sa_prefix##family

/* POSIX.1g 为' sa_family'成员指定了这个类型名.  */
typedef unsigned short int sa_family_t;

/*
总结：
	sa_family 一般来说，都是 “AFINET”。
	sa_data 包含了一些远程电脑的地址、端口和套接字的数目，它里面的数据是杂溶在一切的。
*/

  调用示例：

//创立一个流式套接字
int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

2️⃣bind()函数

  函数功能：套接字与端口绑定，即将套接字与地址结构进行绑定，绑定之后，在进行网络程序设计时，套接字所代表IP地址和端口地址及协议类型等参数按绑定值进行操作。
    将套接字描述符（FD）与本机网络地址ADDR(长度为LEN字节)和端口号绑定在一起。
    若使用connect()函数则没有绑定的必要。

项目	说明
函数原型	extern int bind (int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len) __THROW;
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符 socket()函数创建的文件描述符。
	2.__addr：地址（指向特定协议的地址结构的指针）： 包含地址相关信息：名称、端口、IP地址。 （note:需先将地址结构中的数值先设置后才可进行绑定）
	3.__len：该地址结构的长度： 可设置为 sizeof(struct sockaddr)。
返回值	返回：0表示成功，-1表示错误，错误可通过errno获得。
注意	①若进行端口监听listen()操作时，等待接收连入请求时，一般都需此步。 ②若想要连接服务器connect()操作时，这该步非必须。

3️⃣connect()函数

  函数功能：连接指定参数的服务器。客户端建立套接字之后，无需进行地址绑定，直接连接服务器。
  在套接字FD上打开一个连接以对等地址ADDR(长度为LEN字节)。对于无连接套接字类型，只需设置发送到的默认地址和接收传输的唯一地址。成功返回0，错误返回-1。

项目	说明
函数原型	extern int connect (int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len);
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符 socket()函数创建的文件描述符。
	2.__addr：地址（指向特定协议的地址结构的指针）： 存储远程计算机的IP地址和端口信息的结构。
	3.__len：该地址结构的长度 可设置为 sizeof(struct sockaddr)。
返回值	成功返回0，错误返回-1,错误可通过errno获得。
注意	①这个函数是一个取消点，因此没有__THROW标记。

  两个服务器函数listen()、accept()，客户端无需这两个函数。
  listen()函数是等待别人连接，进行系统侦听请求的函数。当有人连接你的时候，你有两步需要做：通过 listen()函数等待连接请求，然后使用 accept()函数来处理。

4️⃣listen()函数

  函数功能：设置服务器侦听连接，初始化服务器可连接队列，由于服务器需满足多个客户端连接请求，而服务器在某时间仅能处理有限个数的客户端连接请求，故服务器需设置队列长度。
  ①当socket函数创建一个套接字时，默认是主动套接字，listen函数将它变成被动套接字，指示内核应接受指向该套接字的连接请求。调用listen将导致套接字从CLOSED状态转换到LISTEN状态。
  ②第二个参数__n规定了内核应该为相应套接字排队的最大连接个数。内核为任意一个监听套接字维护两个队列，一个叫未完成连接队列，一个叫已完成队列。
    未完成连接队列：每个处于三次握手中的TCP连接，套接字处于SYN_RCVD状态。
    已完成连接队列：每个已完成三次握手的TCP连接，套接字处于ESTABLISHED状态

项目	说明
函数原型	extern int listen (int __fd, int __n) __THROW;
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.int __fd:套接字描述符
	2.__n:套接字排队的最大连接个数(建议5~10)
返回值	成功返回0，错误返回-1。错误可通过errno获得。
注意	①listen()函数调用之前需使用bind()函数指定使用本地哪个端口数值。 ②若超过队列长度，客户端会返回一个ECONNREFUSED错误 ③仅对SOCK_STREAM或SOCK_SEQPACKET的协议有效

5️⃣accept()函数

  函数功能：接收客户端连接。当客户端的连接请求到达服务器主机侦听的端口时，此时客户端连接会在队列中等待，直到使用服务器处理接收请求。
    由TCP服务器调用，用于从已完成连接队列的队头返回下一个已完成连接。如果该队列为空，那么进程被投入睡眠。（默认套接字为阻塞方式）

项目	说明
函数原型	extern int accept (int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,socklen_t *__restrict __addr_len);
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.int __fd:套接字描述符
	2.__addr：地址（指向特定协议的地址结构的指针）
	3.__addr_len:所指内容的长度，如： 可设置为 sizeof(struct sockaddr)，此为指针，该函数会将指针传给TCP/IP协议栈。
返回值	成功返回新套接口文件描述符表示客户端连接，客户端连接的信息可通过该描述符获得。 错误返回-1。错误可通过errno获得。
注意	①如果accept成功，返回值是由内核自动生成的全新描述符，称为已连接套接字。服务端与客户通信，将用这个套接字，服务完成后，这个套接字就被关闭。 而参数__fd称为监听套接字， 一个服务仅仅创建一个监听套接字。 ②可得到成功连接客户端IP地址、端口、协议族等信息。当返回时会将客户端信息存入addr中，故这些信息可由addr获得。 ③参数__addr和__addr_len返回已连接的对端进程的协议地址，即返回客户端的协议地址。__addr_len是值-结果参数，返回内核存放在协议地址中实际的字节数。如果对客户端的协议地址不感兴趣，可以将指针置为NULL。

6️⃣send()函数与recv()函数

  函数功能：最基本的通过连接的套接字流进行通讯的函数.
    1️⃣发送N字节的缓存(BUF)到套接字描述符(socket FD)。
    2️⃣从套接字描述符(socket FD)读取N个字节到缓存(BUF)

项目	说明
函数原型	1️⃣extern ssize_t send (int __fd, const void *__buf, size_t __n, int __flags); 2️⃣extern ssize_t recv (int __fd, void *__buf, size_t __n, int __flags);
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符：
	2.__buf：指向想 发送消息/接收消息 数据的缓冲区地址的指针
	3. __n：想要 发送消息/接收消息 缓冲区的最大尺寸
	4.__flags:发送/接收标记(一般设置0)
返回值	1️⃣返回真正发送数据的长度，错误返回-1,错误代码存储在全局变量errno中 2️⃣返回真正接收数据的长度，错误返回-1,错误代码存储在全局变量errno中
注意	①此函数是一个取消点，因此没有标记__THROW。 ②send() 所发送的数据可能少于你给它的参数所指定的长度！ ③recv()若消息大的缓冲区放不下则会将多余消息砍掉

8️⃣sendto()函数与recvfrom()函数

  函数功能：进行无连接的 UDP 通讯时使用的。使用这两个函数，则数据会在没有建立过任何连接的网络上传输。

项目	说明
函数原型	1️⃣extern ssize_t sendto (int __fd, const void *__buf, size_t __n,int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,socklen_t __addr_len); 2️⃣extern ssize_t recvfrom (int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n, int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t *__restrict __addr_len);
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符：
	2.__buf：指向想 发送消息/接收消息 数据的缓冲区地址的指针
	3. __n：想要 发送消息/接收消息 缓冲区的最大尺寸
	4.__flags:发送/接收标记(一般设置0)
	5.__addr:指向 struct sockaddr 结构的指针 (包含远程主机的 IP 地址和端口 数据)
	6.__addr_len:是指出了 struct sockaddr 在内存中的大小 (一般可设置为sizeof(struct sockaddr))
返回值	1️⃣返回真正发送数据的长度，错误返回-1,错误代码存储在全局变量errno中 2️⃣返回真正接收数据的长度，错误返回-1,错误代码存储在全局变量errno中
注意	①此函数是一个取消点，因此没有标记__THROW。 ②sendto() 所发送的数据可能少于你给它的参数所指定的长度！ ③recvfrom()若消息大的缓冲区放不下则会将多余消息砍掉

1️⃣write()函数

  函数功能：服务器端接收一个客户端的连接后，可通过套接字描述符进行数据的写入操作。
     对套接字写入的形式过程与对普通文件操作方式一致。
  示例：

int size;
char data[1024];
size = write(s，data,1024);

2️⃣read()函数

  函数功能：与写入数据类似，可通过套接字描述符从中读取数据。
  示例：

int size;
char data[1024];
size = read(s，data,1024);

3️⃣close()函数

  函数功能：用于网络传输完毕后，关闭这个套接字描述符所表示的连接。
    执行 close()后，套接字将不会在允许进行读操作和写操作。任何有关对套接字描述符进行读和写的操作都会接收到一个错误。
    在并发服务器中，close函数仅仅将套接字描述符引用计数减1。所以并不能一定在TCP连接上发送FIN报文，如果想在TCP连接上发送FIN报文，可以用shutdown函数

项目	说明
函数原型	extern int close (int __fd);
头文件	unistd.h
参数说明	__fd：套接字描述符
返回值
注意	①此函数是一个取消点，因此没有标记__THROW。

4️⃣shutdown()函数

  函数功能：可使用更多方式关闭连接。关闭套接字描述符上打开的连接，允许进行单向的关闭操作，部分或全部禁止掉。

项目	说明
函数原型	extern int shutdown (int __fd, int __how) __THROW;
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符
	2.__how：如何关闭的选项，如： SHUT_RD= 0 =不再接收，之后不可使用该文件描述符进行读操作; SHUT_WR= 1 =不再发送，之后不可使用该文件描述符进行写操作; SHUT_RDWR = 2 =不再接收或发送，之后不可使用该文件描述符进行读与写操作（与close函数相同）。
返回值	成功返回0，错误返回-1。错误可通过errno获得。
注意

5️⃣setsockopt()函数与 getsockopt() 函数

  函数功能：
    1️⃣设置套接字描述符的选项OPTNAME在协议级别level为*OPTVAL(它是OPTLEN字节长)。
    2️⃣ 设置套接字FD的选项OPTNAME在协议级别level为*OPTVAL(它是OPTLEN字节长)。 将套接字FD的选项OPTNAME在协议级别level的当前值放入OPTVAL(它是*OPTLEN字节长)，并将*OPTLEN设置为值的

项目	说明
函数原型	extern int setsockopt (int __fd, int __level, int __optname, const void *__optval, socklen_t __optlen) __THROW; extern int getsockopt (int __fd, int __level, int __optname, void *__restrict __optval, socklen_t *__restrict __optlen) __THROW;
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符
	2.__level：协议标准 （TCP/IP 协议使用 IPPROTO_TCP， 套接字标准的选项实用 SOL_SOCKET)
	3.__optname：
	4.__optval： 指向为 getsockopt()函数所获取的值，setsockopt()函数所设置的值的地址。
	5.__optlen： 指向一个整数，该整数包含参数以字节计算的长度
返回值	成功返回0，错误返回-1
注意

6️⃣getpeername()函数

  函数功能：将连接socket FD的对端地址输入*ADDR (这是*LEN字节长)，它的实际长度为*LEN。
以取得一个已经连接上的套接字的远程信息（比如 IP 地址和端口），告诉以取得一个已经连接上的套接字的远程信息（比如 IP 地址和端口），告诉

项目	说明
函数原型	extern int getpeername (int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,socklen_t *__restrict __len) __THROW;
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.__fd：套接字描述符
	2.__addr：指向 struct sockaddr （或 struct sockaddr_in）的指针。
	3.__len：是一个指向 int 的指针 sizeof(struct sockaddr)的大小。
返回值	错误则返回-1，并将错误代码存储全局变量errno中
注意	当拥有了远程连接用户的 IP 地址，可使用 inet_ntoa() 或 gethostbyaddr()来输 出信息或是做进一步的处理。

8️⃣gethostname()函数

  函数功能：将当前主机的名称以不超过LEN字节的name形式保存。 如果LEN足够大，可以包含全名和结束符，那么结果将以空结束。

项目	说明
函数原型	extern int gethostname (char *__name, size_t __len) __THROW __nonnull ((1)) __attr_access ((__write_only__, 1, 2));
头文件	unistd.h
参数说明	1.__name： 指向字符数组的指针，当函数返回的时候，它里面的数据就是本 地的主机的名字
	2.__len： 指向的数组的长度
返回值	成功返回0，错误返回-1，全局变量 errno 中存储着错误代码。
注意

()函数

  函数功能：

项目	说明
函数原型
头文件	sys/types.h、sys/socket.h
参数说明	1.
	2.
	3.
返回值
注意