套接字基础
套接字类型
套接字存在于特定的通信协议（地址族）中，只有类属于同一地址族的套接字才能建立通信，套接字支持多种通信协议：
AF_LOCAL：Unix 系统本地通信
AF_INET：IP版本4
AF_INET6：IP版本6
Linux支持多种套接字类型，套接字类型：是指创建套接字的应用程序所希望的通信服务类型。
SOCKET_STREAM：双向可靠数据流，流式套接字，对应TCP
SOCKET_DGRAM：双向不可靠数据报，数据包套接字，对应UDP
SOCKET_RAW：是低于传输层的低级协议或物理网络直接访问，可以访问内部网络接口。原始套接字，例如接收和发送ICMP报。
套接字地址结构（IPv4)
struct sockaddr_in{
unsigned short int sin_len; /* IPv4地址长度 */
short int sin_family; /* 地址类型 */
unsigned short int sin_port; /* 存储端口号 */
struct in_addr sin_addr; /*存储IP地址 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 空字节 */
}；
sin_family指代协议族，在TCP套接字编程中只能是AF_INET;
sin_zero是为了让sockaddr与sockaddr_in两个数据结构保持大小相同而保留的空字节。
sin_port存储端口号（使用网络字节顺序），数据类型是一个16位的无符号整数类型；
sin_addr存储IP地址，IP地址使用in_addr这个数据结构：
struct in_addr{ unsigned long s_addr; };
这个数据结构是由于历史原因保留下来，主要用作与以前的格式兼容。这里的s_addr按照网络字节顺序存储IP地址。
设置地址信息的实例（IPv4）
struct sockaddr_in mysock; /*设置sockaddr_in的结构体变量mysock */
mysock.sin_family=AF_INET; /*地址族*/
mysock.sin_port=htons(3490); /*short,NBO*/
mysock.sin_addr.s_addr=inet_addr(“192.168.1.221”); /*设置地址为192.168.1.221*/
bzero(&(mysock.sin_zero),8); /*设置sin_zero为8位保留字节*/
注意：如果mysock.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY,则不指定IP地址（用于server程序）。
字节排序函数
网络中存在多种类型的机器，这些不同类型的机器表示数据的字节顺序是不同的。网络协议中的数据采用统一的网络字节顺序，因为只有采用统一的字节顺序，才能在不同类型的硬件设备之间正确的发送和接收数据。广域网规定的网络字节顺序采用大端字节顺序方式。
系统提供4个函数来进行字节顺序转换：
#include “netinet/in.h”
unsigned short int htons(unsigned short int hostshort);
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);
unsigned short int ntons(unsigned short int netshort);
unsigned long int ntonl(unsigned long int netlong);
h:主机 n:网络 s:短整数 l:长整数
其中。前两个函数将主机字节顺序转换成网络字节顺序；后两个函数将网络字节顺序转换成主机字节顺序。
在使用这些函数时，我们不关心主机或网络顺序的真实值到底是大端还是小端，只需要调用适当的函数来对给定值（函数的整型参数）进行主机字节顺序和网络字节顺序的转换，它们的返回值就是经过转换以后的结果。
字节操纵函数
系统提供两组函数来处理多字节数据，一组函数是以b（byte）开头，和BSD系统兼容的函数；另一组是以mem开头，ANSI C所提供的函数。
#include
void bzero(void *dest, size_t nbytes);
void bcopy(const void *src, void *dest, size_t nbytes);
int bcmp(const void *src, void *dest, size_t nbytes); /*返回0则相同，非0不相同*/
上述三个函数源自BSD
void *memset(void *dest, int c, size_t len);
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t nbytes);
int memcmp(const void *ptr1, const void *ptr2, size_t nbytes)
上述三个函数属于ANSI C
memcpy函数等同于bcopy，差别是bcopy可以处理源src和目标dest相重叠的情况，而memcpy则对这种情况没有定义。
memset函数将参数s指定的内存区域的前n个字节设置为参数c的内容；
bcmp比较任意两个内存区域，即s1指定的内存区域与s2指定的内存区域的前n个字节，若相同则返回值为0，否则返回值为非0
bzero函数将目标中指定数目的字节置为0，这个函数经常用来把套接字地址结构初始化为0，如：
bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
bcopy将指定数目的字节从源src移动到目标dest指定的内存区域；
地址转换函数
地址转换函数负责在ASCII字符串和网络字节顺序的二进制值之间进行地址转换。
inet_aton,inet_addr和inet_ntoa函数
#include
int inet_aton(const char *strptr,struct in_addr *addrptr);
in_addr_t inet_addr(const char *strptr);
inet_aton函数将strptr所指向的字符串转换成32位的网络字节序二进制值，并存储在指针addrptr指向的in_addr结构体中，若成功，返回1。
inet_addr函数，其转换结果作为返回值返回32位二进制网络字节序地址，若转换错，则返回INADDR_NONE。
inet_addr进行相同的转换，但不进行有效性验证，当IP地址是255.255.255.255时，会认为这是个无效的IP地址，但对于目前大部分的路由器上，这个IP都是有效的。
inet_aton函数将tcp所指的字符串(点分十进制数串，如192.168.0.1)转换成32位的网络字节序二进制，并通过指针addrptr来存储。这个函数需要对字符串所指的地址进行有效性验证。但如果strptr为空，函数仍然成功，但不存储任何结果。
char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);
返回：指向点分十进制数串的指针
函数inet_ntoa将32位的网络字节序二进制IPv4地址转换成相应的点分十进制数串。但由于返回值所指向的串留在静态内存中，这意味着函数是不可重入的。
需要注意的是这个函数是以结构为参数的，而不是指针。
上述三个地址转换函数都只能处理IPv4协议，而不能处理IPv6地址。
Tcp套接字
TCP套接字实现过程
服务器端步骤
1.创建套接字
2..绑定套接字
3..设置套接字为监听模式，进入被动接受连接请求状态
4..接受请求，建立连接
5.读/写数据
6.终止连接
客户端步骤
1.创建套接字
2.与远程服务程序连接
3.读/写数据
5.终止连接
基本套接字函数 - socket
socket实质上提供了进程通信的端点。进程通信之前，双方首先必须各自创建一个端点，否则是没有办法建立联系并相互通信的。正如打电话之前，双方必须各自拥有一台电话机一样。在网间网内部，每一个socket用一个半相关描述:
(协议，本地地址，本地端口)
一个完整的socket有一个本地唯一的socket号，由操作系统分配。
对于基于TCP的通信，无论是服务器还是客户，都必须首先产生其TCP通信传输端点，即TCP套接字。
应用程序通过调用socket()产生套接字。该函数调用必须给出所使用的地址簇、套接字类型和协议标志。该函数返回一个套接字描述符。
由于系统中套接字也是一种文件，所以套接字描述符可以看成是一种文件描述符。之后的任何I/O操作都是作用于该套接字描述符。其数据结构包括一个网络连接的5种信息：通信协议、本地协议地址、本机主机端口、远程主机地址和远程协议端口。
socket函数：为了执行网络输入输出，一个进程必须做的第一件事就是调用socket函数获得一个文件描述符。
基本套接字函数－bind
#include
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_len len)
返回：0－成功；-1－出错并置errno
该函数指明套接字将使用本地的哪一个协议端口进行数据传送（IP地址和端口号），注意：协议地址addr是通用地址。
Len是该地址结构（第二个参数）的长度。
一般而言，服务器调用此函数，而客户则很少调用它。
因为：客户端是主动向服务器发出请求的，客户开始发送数据，系统就给客户端分配一个随机的端口，这个端口和客户端的IP会随着数据一起发给服务器，服务器就可以从中或得客户的IP和端口，接下来服务器就可以利用获得的IP和端口给客户端回应消息。
bind函数用法
setsockopt函数
该函数用于任意类型、任意状态套接口的设置选项值，尽管在不同协议层上存在选项，但本函数定义了最高的“套接口”层次上得选项。选项影响套接口的操作，诸如：广播数据是否可以从套接口发送等等。
基本套接字函数－listen
listen函数：listen函数仅被TCP服务器调用，它的作用是将用sock创建的主动套接口转换成被动套接口，并等待来自客户端的连接请求。
基本套接字函数－close
#include
int close(int sockfd);
返回:0－OK；-1－出错；
close函数缺省功能是将套接字做上“已关闭”标记，并立即返回到进程。这个套接字不能再为该进程所用。
正常情况下，close将引发向TCP的四分节终止序列，但在终止前将发送已排队的数据；
如果套接字描述符访问计数在调用close后大于0（在多个进程共享同一个套接字的情况下），则不会引发TCP终止序列（即不会发送FIN分节）；
基本套接字函数-shutdown
#include
int shutdown(int sockfd, int howto);
返回:0－OK；-1－出错，并置相应的errno的值；
该函数立即发送FIN分节（无论其访问计数是否大于0）。shutdown根据参数howto关闭指定方向的数据传输；
SHUT_RD：关闭连接的读这一半，不再接收套接字中的数据且现留在接收缓冲区的数据作废；
SHUT_WR ：关闭连接的写这一半（半关闭），当留在套接字发送缓冲区中的数据都被发送，后跟tcp连接终止序列，不管访问计数是否大于0；此后将不能在执行对套接字的任何写操作；
SHUT_RDWR：连接的读、写都关闭，这等效于调用shutdown两次，一次调用是用SHUT_RD，第二次用SHUT_WR。
基本套接字函数－read
#include
int read(int fd, char *buf, int len);
返回:大于0－读写字节大小；-1－出错；
调用函数read时，有如下几种情况：
套接字接收缓冲区接收数据，返回接收到的字节数；
tcp协议收到FIN数据，返回0；
tcp协议收到RST数据，返回－1，同时errno为ECONNRESET；
进程阻塞过程中接收到信号，返回－1，同时errno为EINTR。
read（connfd，buff，strlen（buff））;
基本套接字函数－write
#include
int write(int fd, char *buf, int len);
返回:大于0－读写字节大小；-1－出错；
调用函数write，有如下几种情况：
套接字发送缓冲区有足够空间，返回发送的字节数；
tcp协议接收到RST数据，返回－1，同时errno为ECONNRESET； ；
进程阻塞过程中接收到信号，返回－1，同时errno为EINTR。
write（connfd，buff，strlen（buff））;
数据传输函数－send
#include
#include
ssize_t send (int fd, const void *msg, size_t len, int flags);
返回：非0－发送成功的数据长度；-1－出错；
flags 是传输控制标志，其值定义如下：
0：常规操作，如同write()函数
MSG_OOB，发送带外数据(TCP紧急数据)。
MSG_DONTROUTE：忽略底层协议的路由设置，只能将数据发送给与发送机处在同一个网络中的机器上。
数据传输函数－recv
#include
#include
ssize_t recv(int fd, void *buf ,size_t len, int flags);
返回：大于0表示成功接收的数据长度；0: 对方已关闭，-1:出错。
flags是传输控制标志，其值定义如下：
0：常规操作，如同read()函数；
MSG_PEEK：只查看数据而不读出数据，后续读操作仍然能读出所查看的该数据；
MSG_OOB：忽略常规数据，而只读带外数据；
MSG_WAITALL：recv函数只有在将接收缓冲区填满后才返回。
域名解析函数－gethostbyname
#include
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)
返回：非空指针－成功；空指针－出错，同时设置h_error
该函数既可解析IPv4地址，也可解析IPv6地址；
该函数既可接收域名，也可接收点分十进制参数
当hostname为点分十进制时，函数并不执行网络查询，而是直接将其拷贝到结果字段中。
此函数返回的非空指针指向下面的hostent结构
TCP服务器模板
TCP客户模板
UDP套接字
实现UDP套接字基本步骤分为服务器端和客户端两部分：
服务器端
1.建立UDP套接字；
2.绑定套接字到特定地址；
3.等待并接收客户端信息；
4.处理客户端请求；
5.发送信息回客户端；
6.关闭套接字；
客户端步骤
1.建立UDP套接字；
2.发送信息给服务器；
3.接收来自服务器的信息；
4.关闭套接字
UDP数据传输函数－sendto
#include
#include
ssize_t sendto(int sockfd, const void *msg, size_t len, int flags, const struct sockaddr *to, int tolen);
返回：大于0－成功发送数据长度；-1－出错；
UDP套接字使用无连接协议，因此必须使用sendto函数，指明目的地址；
flags是传输控制标志，其值定义如下：
0：常规操作，如同write()函数；
MSG_OOB：发送带外数据；
MSG_DONTROUTE：忽略底层路由协议，直接发送。
UDP数据传输函数－recvfrom
#include
#include
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *from, int *fromlen);
返回：大于0－成功接收数据长度；-1－出错；
UDP套接字使用无连接协议，因此必须使用recvfrom函数，指明源地址；
flags是传输控制标志，其值定义如下：
0：常规操作，如同read()函数；
MSG_PEEK：只察看数据而不读出数据；
MSG_OOB：忽略常规数据，而只读取带外数据；
from 和 fromlen 是“值－结果”参数。