LinuxC网络编程
文章目录
- 一、socket
- 二、bind
- 三、setsockopt
- 四、listen（TCP服务端）
- 五、accept（TCP服务端）
- 六、connect（TCP客户端）
- 七、send&recv（TCP）
- 八、sendto&recvfrom（UDP）
- 九、shutdown
- 十、epoll_create
- 十一、epoll_ctl
- 十二、epoll_wait
- 十三、循环服务器模型（TCP）
- 十四、循环服务器模型（UDP）
- 十五、并发服务器模型（TCP多线程）
- 十六、并发服务器模型（TCP多进程）
一、socket
#include 功能：创建一个套接字文件，然后以文件形式来操作通信，不过套接字文件没有文件名。
参数：
domain：用于指定协议族是IPV4还是IPV6，分别对应参数AF_INET和参数AF_INET6。type：套接字类型，用于进一步指定使用协议族中的哪个子协议来通信：
①如果指定为SOCK_STREAM，表示使用TCP协议；
②如果指定为SOCK_DGRAM，表示使用UDP协议；
③如果指定为SOCK_RDM，表示使用原始网络通信，即IP协议；
④如果指定为SOCK_NONBLOCK，表示将socket返回的文件描述符指定为非阻塞的，它可以与前面的宏进行或运算。protocol：表示传输协议，一般情况下可以直接写0，有操作系统自动推演出应该使用什么协议。
返回值：成功返回套接字描述符，失败返回-1并设置errno。
二、bind
#include 功能：将指定了通信协议的套接字文件与IP以及端口绑定起来。
参数：
sockfd：套接字的文件描述符。addr：指定要绑定的参数信息。编程中一般并不直接针对sockaddr数据结构操作，而是使用与sockaddr等价的sockaddr_in数据结构。addrlen：第二个参数的结构的长度。
此外，由于网络字节序有一般采用大端（高尾端）排序方式，所以从主机向网络发送和从网络向主机接收时要进行字节序的转换：
#include 同时，IP地址的格式也要在字符串和32位整数之间相互转化：
#include 三、setsockopt
#include 如果是服务器主动关闭连接，默认需要等待2MSL才能将端口资源释放，这会导致此端口短时间内无法重用，于是我们通过下面这段函数将该socket设置为可重用：
/* 设置套接字为可重用 */
int option = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &option, sizeof(option));
四、listen（TCP服务端）
#include 功能：将套接字文件描述符，从主动文件描述符变为被动文件描述符，然后用于被动监听客户的连接。
参数：
sockfd：socket返回的套接字文件描述符。backlog：指定的队列容量，这个队列用于记录正在连接，但是还没连接完成的客户，一般将队列容量指定为2、3即可。这个容量并没有什么统一的设定值，一般来说只要小于30即可。
五、accept（TCP服务端）
#include 功能：被动监听客户发起三次握手的连接请求，三次握手成功，即建立连接成功。accept被动监听客户连接的过程其实也是监听客户上线的过程。对于那些只连接了一般，还未连接完成的客户，会被记录到未完成队列中，队列的容量由listen函数的第二个参数backlog来指定。服务端调用accept函数监听连接，客户端调用connect来请求连接。一旦连接成功，服务器这边的TCP协议会记录客户的IP和端口，如果是跨网通信的，记录IP的就是客户所在的路由器的公网IP。
参数：
sockfd：一个已经通过listen函数转化的被动套接字文件描述符。addr：用于记录发起连接请求的那个客户端的IP和端口。addrlen：用一个变量记录第二个参数的长度，addrlen对应这个变量的地址。
返回值：如果执行成功返回新的套接字文件描述符，否则返回-1并设置errno。
六、connect（TCP客户端）
#include 功能：向服务器主动发起连接请求，即主动发起三次握手。
参数：
sockfd：socket函数所返回的套接字文件描述符。addr：用于设置你所要连接的服务器的IP和端口。如果只是纯粹的局域网内部通信的话，IP就是局域网IP，但如果是跨网通信的话，IP必须是服务器所在的路由器的公网IP。为了方便操作，在应用层我们还是使用struct sockaddr_in来设置，然后传递给connect时在强制转换为struct sockaddr。addrlen：第二个参数所指定的结构体变量的大小。
七、send&recv（TCP）
#include 功能：向对方发送数据或从对方接收数据。
参数：
sockfd：用于通信的通信描述符。通信描述符在客户端对应socket函数生成的套接字描述符，在服务端则是accept返回的套接字描述符。buf：应用缓存，存放要发送的或待接收的数据，一般情况下为一个结构体。flags：一般置为0，表示阻塞发送或阻塞接收，如果想要非阻塞读取或发送则置为MSG_DONTWAIT。
八、sendto&recvfrom（UDP）
#include 功能：发送或接收数据，最后两个参数均为NULL时功能与send和recv相同。
参数：
sockfd：socket返回的套接字。对于UDP来说，套接字描述符直接用于通信。buf：存放数据的应用缓存。len：应用缓存的大小。flags：一般写0，表示阻塞发送数据。dest_addr&src_addr：IP地址以及端口等套接字信息。由于UDP不面向连接，无法自动记录对方的套接字信息，所以每次数据的发送都需要指定套接字信息。addrlen：套接字信息结构体的大小。
返回值：成功返回发送或接收到的字节数，失败返回-1并设置errno。
九、shutdown
#include 功能：可以按照要求关闭连接，而且不管有多少个描述符指向同一个连接，shutdown可以一次性将其全部关闭。
参数：
sockfd：服务端使用accept函数返回的描述符。how：如何断开连接。SHUT_RD只断开读连接，SHUT_WR只断开写连接，SHUT_RDWR将读、写连接全部断开。
shutdown与close的区别：
- close只能将读写同时关闭，而shutdown可以选择性关闭。
- close只能关闭单个描述符，二shutdown在关闭时会将如选定连接有关的全部描述符关闭。
十、epoll_create
#include 功能：epoll_create()函数用于创建一个epoll实例，它实际上是由一个红黑树来实现的。
参数：
size：用于告诉内核这个epoll需要关注的描述符的大致数目而不是最大个数。实际上Linux在2.6.8版本以后会忽略这个参数，但这个参数必须大于零。当容量不足时epoll会自动扩容。
返回值：返回创建的epoll红黑树的文件描述符。
十一、epoll_ctl
#include 功能：用于操作创建的epoll实例，主要包括增加、修改和删除三种操作。
参数：
epfd：epoll的文件描述符。op：对epoll执行的操作，主要包括：
①EPOLL_CTL_ADD，向epoll中注册新的文件描述符。
②EPOLL_CTL_MOD，修改已注册文件描述符的监听事件。
③EPOLL_CTL_DEL，从epoll中删除文件描述符。fd：操作关联的文件描述符。event：告诉内核要监听什么事件，实际上epoll的红黑树每个结点上都对应一个epoll_event类型的结构体。结构体中的成员events主要包括以下宏：
①EPOLLIN：表示对应的文件描述符可以读。
②EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写。
③EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急数据或者带外数据到来。
④EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误。
⑤EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断。
⑥EPOLLET：将epoll设置为边缘触发模式。
⑦EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要将它再次加入到epoll队列里。
返回值：执行成功返回0，否则返回-1并设置errno的值。
十二、epoll_wait
#include 功能
参数
epfd：epoll的文件描述符。events：一个结构体指针，当监听的文件描述符发生改变时，内核会把发生了改变的epoll_event拷贝到这个参数里。maxevents：数组的容量。timeout：超时信息：
①为-1时表示永久阻塞。
②为0时表示立即返回。
③取>0时表示监听到目标数目的文件描述符时再返回。
返回值：执行成功返回发出请求的文件描述符的个数，执行失败返回-1并设置error。
十三、循环服务器模型（TCP）
服务端 server.c
#include 客户端 client.c
#include 运行结果
十四、循环服务器模型（UDP）
服务端 server.c
#include 客户端 client.c
#include 运行结果
十五、并发服务器模型（TCP多线程）
服务端 server.c
#include 客户端 client.c
#include 运行结果
十六、并发服务器模型（TCP多进程）
服务端 server.c
#include 客户端 client.c
#include 运行结果
