【C/C++套接字编程】套接字的基本概念与基础语法

TCP/UDP实验为牵引，学习套接字编程的相关知识，再进一步深化对TCP/UDP的理解

目录

前言

Socket编程语法

1. 套接字及创建

什么是套接字？

创建套接字

2. 端口绑定

3. 收发信息

与recv()函数的比较：

与send()函数的比较：

编程实例 

总结

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前言

计算机网络课学习了TCP/UDP相关的内容与知识，并组织了套接字实现TCP/UDP通信的实验。为了更好了解、掌握套接字编程的相关知识，特此做出总结。

参考文献

什么是套接字？Socket基本介绍_Ostrich5yw的博客-CSDN博客

套接字之读写：recvfrom()、read() 和sendto() 、write()_read和recvfrom_傻不拉几的程序员的博客-CSDN博客

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Socket编程语法

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1. 套接字及创建

什么是套接字？

套接字是一种通信机制（通信的两方的一种约定），socket屏蔽了各个协议的通信细节，提供了tcp/ip协议的抽象，对外提供了一套接口，同过这个接口就可以统一、方便的使用tcp/ip协议的功能。这使得程序员无需关注协议本身，直接使用socket提供的接口来进行互联的不同主机间的进程的通信。我们可以用套接字中的相关函数来完成通信过程。

套接字的特性有三个属性确定，它们是：域（domain），类型（type），和协议（protocol）。

域：指定套接字通信中使用的网络介质。最常见的套接字域是 AF_INET（IPv4）或者AF_INET6(IPV6)，它是指 Internet 网络。

类型：

流套接字（SOCK_STREAM）： 流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠的数据服务，原因在于其使用了传输控制协议，即TCP 数据报套接字（SOCK_DGRAM）： 数据报套接字提供了一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复，且无法保证顺序地接收到数据。数据报套接字使用UDP（User Datagram Protocol）协议进行数据的传输。 原始套接字（SOCK_RAW）： 原始套接字与标准套接字（标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据报套接字）的区别在于：原始套接字可以读写内核没有处理的IP数据包，而流套接字只能读取TCP协议的数据，数据报套接字只能读取UDP协议的数据。因此，如果要访问其他协议发送数据必须使用原始套接字。

协议：IPPROTO_TCP，IPPROTO_UDP

创建套接字

int sockfd = socket(domain, type, protocol)

sockfd：套接字描述符，一个整数（如文件句柄） domain：整数，通信域，例如AF_INET（IPv4协议），AF_INET6（IPv6协议） type：通信类型 SOCK_STREAM：TCP（可靠，面向连接） SOCK_DGRAM：UDP（不可靠，无连接的) protocol： Internet协议（IP）的协议值，为0。这与出现在数据包IP报头的协议字段中的数字相同。（有关详细信息，请参见手动协议）

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2. 端口绑定

套接字作为一层抽象，可以说是端口的代理人，主机用户只需要和本套接字进行交互，而不在意套接字的具体实现过程。因此，套接字创建完毕后，要和端口进行绑定，之后的信息流进流出端口，其复杂的过程就被抽象为与套接字这个代理人的交互过程了。

自然要知道绑定的端口的地址，可以通过如下设置

struct sockaddr_in client_in;
client_in.sin_port =htons(20001);//端口号20001
client_in.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("10.128.18.146");//ipv4地址
client_in.sin_family =AF_INET;//选择ipv4协议簇

这个绑定过程，我们通过bind()来实现。

bind():

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

首先如上设置IP/Port信息，接下来将创建的套接字与之进行绑定

//part3 将用户端的socket和用户端的ip地址和端口号绑定
if (bind(socket_client, (struct sockaddr *)&client_in, sizeof(client_in)) == SOCKET_ERROR)
{
    printf("blind() Failed:%d\\n", WSAGetLastError());        
    return USER_ERROR;
}

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3. 收发信息

1、read() 和write()

#include 
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达文件末尾，则这次read返回0。
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
如果顺利write()会返回实际写入的字节数。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。

流字节套接字（例如TCP套接字）上的read和write函数所表现的行为不同于通常的文件I/O。字节流套接字上调用read或write输入或输出的字节数可能比请求的数量少（我们称之为部分读和部分写），然而这不是出错的状态。这个现象的原因在于内核中用于套接字的缓冲区可能已达到了极限。此时所需要的是调用者再次调用read或write函数，以输入或输出剩余的字节

2、recvfrom()和sendto() recvfrom()从（已连接）套接口上接收数据，并捕获数据发送源的地址。对于SOCK_STREAM类型的套接口，最多可接收缓冲区大小个数据。对于数据报类套接口，队列中第一个数据报中的数据被解包，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recvfrom()函数返回WSAEMSGSIZE错误。

SendTo指向一指定目的地发送数据，sendto()适用于发送（未建立连接）的UDP数据包 （参数为SOCK_DGRAM）。

int recvfrom(SOCKET s,void *buf,int len,unsigned int flags, struct sockaddr *from,int *fromlen);
参数：
s：       标识一个已连接套接口的描述字。
buf：     接收数据缓冲区。
len：     缓冲区长度。
flags：   调用操作方式。
from：   （可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。
fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。
若无错误发生，recvfrom()返回读入的字节数。如果连接已中止，返回0。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

int sendto (IN SOCKET s, IN const char FAR * buf, IN int len, IN int flags, IN const struct sockaddr FAR *to, IN int tolen);
参数：
s        套接字
buff     待发送数据的缓冲区
size     缓冲区长度
Flags    调用方式标志位, 一般为0, 改变Flags，将会改变Sendto发送的形式
addr    （可选）指针，指向目的套接字的地址
len addr 所指地址的长度
返回值为整型，如果成功，则返回发送的字节数，失败则返回SOCKET_ERROR。

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与recv()函数的比较：

UDP使用recvfrom()函数接收数据，他类似于标准的read()，但是在recvfrom()函数中要指明目的地址。从套接字上接收一个消息。对于recvfrom ，可同时应用于面向连接的和无连接的套接字。recv一般只用在面向连接的套接字，几乎等同于recvfrom，只要将recvfrom的第五个参数设置NULL。不管是recv还是recvfrom，都有两种模式，阻塞和非阻塞，可以通过ioctl函数来设置。阻塞模式是一直等待直到有数据到达，非阻塞模式是立即返回，需要通过消息，异步事件等来查询完成状态。

recv函数

int recv( SOCKET s, char *buf, int len, int flags)

**功能：**不论是客户还是服务器应用程序都用recv函数从TCP连接的另一端接收数据。

参数一：指定接收端套接字描述符； 参数二：指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据； 参数三：指明buf的长度； 参数四 ：一般置为0。

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与send()函数的比较：

是向一个已经连接的socket发送数据，而sendto则是面向未建立连接的UDP数据报。不论是客户端还是服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。客户程序一般用send函数向服务器发送请求，而服务器则通常用send函数来向客户程序发送应答。

send函数

int send( SOCKET s,char *buf,int len,int flags );

功能：不论是客户还是服务器应用程序都用send函数来向TCP连接的另一端发送数据。客户程序一般用send函数向服务器发送请求，而服务器则通常用send函数来向客户程序发送应答。

参数一：指定发送端套接字描述符； 参数二：存放应用程序要发送数据的缓冲区； 参数三：实际要发送的数据的字节数； 参数四：一般置为0。

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编程实例 

【C/C++套接字编程】TCP协议通信的简单实现_Mr_Fmnwon的博客-CSDN博客 

【C/C++套接字编程】UDP协议通信的简单实现_Mr_Fmnwon的博客-CSDN博客 

结合起来食用最佳 

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总结

关于TCP/UDP的实验实例，将在新的博客中给出。