【网络基础】iOS Socket 最详细的函数讲解

参考这位大佬的

写在前面

首先因为我是iOS开发,所以直接去Xcode里找Socket相关的接口了,这都是属于比较底层的了,而且这些Socket的主要函数不分语言,不分平台都是一样的,毕竟不同平台的不同进程都要遵守同一套约定,才能进行通信。

从一个APP应用开发者角度来看,我们平时主要接触Http。而http是基于socket的应用层接口;socket是对于TCP和UDP的一层封装。大概了解socket的位置之后,再来看基于C语言的socket函数。

如下图,这个就是OC提供的Socket.h


Socket.h文件

socket() 函数

主要函数 socket accept bind connect listen 这些函数的返回值都是int 型的

int     accept(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict)
__DARWIN_ALIAS_C(accept);
int     bind(int, const struct sockaddr *, socklen_t) __DARWIN_ALIAS(bind);
int     connect(int, const struct sockaddr *, socklen_t) __DARWIN_ALIAS_C(connect);
int     getpeername(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict)
__DARWIN_ALIAS(getpeername);
int     getsockname(int, struct sockaddr * __restrict, socklen_t * __restrict)
__DARWIN_ALIAS(getsockname);
int     getsockopt(int, int, int, void * __restrict, socklen_t * __restrict);
int     listen(int, int) __DARWIN_ALIAS(listen);
ssize_t recv(int, void *, size_t, int) __DARWIN_ALIAS_C(recv);
ssize_t recvfrom(int, void *, size_t, int, struct sockaddr * __restrict,
    socklen_t * __restrict) __DARWIN_ALIAS_C(recvfrom);
ssize_t recvmsg(int, struct msghdr *, int) __DARWIN_ALIAS_C(recvmsg);
ssize_t send(int, const void *, size_t, int) __DARWIN_ALIAS_C(send);
ssize_t sendmsg(int, const struct msghdr *, int) __DARWIN_ALIAS_C(sendmsg);
ssize_t sendto(int, const void *, size_t,
    int, const struct sockaddr *, socklen_t) __DARWIN_ALIAS_C(sendto);
int     setsockopt(int, int, int, const void *, socklen_t);
int     shutdown(int, int);
int     sockatmark(int) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5, __IPHONE_2_0);
int     socket(int, int, int);
int     socketpair(int, int, int, int *) __DARWIN_ALIAS(socketpair);

int socket(int domain, int type, int protocol)
其实是这样的,参数名给写出来是不是就明白了

socket(int, int, int)函数的三个参数分别为:
domain:即协议域,又称为协议族(family)。常用的协议族有,AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL(或称AF_UNIX,Unix域socket)、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型,在通信中必须采用对应的地址,如AF_INET决定了要用ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
type:指定socket类型。常用的socket类型有,SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等(socket的类型有哪些?)。
protocol:故名思意,就是指定协议。常用的协议有,IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等,它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。
注意:并不是上面的type和protocol可以随意组合的,如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用socket创建一个socket时,返回的socket描述字它存在于协议族(address family,AF_XXX)空间中,但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址,就必须调用bind()函数,否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

具体的参数定义在socket.h的头文件里有,这里粘了一部分,后面就不沾了,太多了

/*
 * Types
 */
#define SOCK_STREAM     1               /* stream socket */
#define SOCK_DGRAM      2               /* datagram socket */
#define SOCK_RAW        3               /* raw-protocol interface */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define SOCK_RDM        4               /* reliably-delivered message */
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define SOCK_SEQPACKET  5               /* sequenced packet stream */
/*
 * Address families.
 */
#define AF_UNSPEC       0               /* unspecified */
#define AF_UNIX         1               /* local to host (pipes) */
#if !defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE)
#define AF_LOCAL        AF_UNIX         /* backward compatibility */
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define AF_INET         2               /* internetwork: UDP, TCP, etc. */
.
.
.
#define AF_SYSTEM       32              /* Kernel event messages */
#define AF_NETBIOS      33              /* NetBIOS */
#define AF_PPP          34              /* PPP communication protocol */
#define AF_UTUN         38
#define AF_MAX          40
#endif  /* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */

bind() 函数

正如上面所说bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)

函数的三个参数分别为:
sockfd:即socket描述字,它是通过socket()函数创建了,唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr:一个const struct sockaddr *指针,指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同,如ipv4对应的是:
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
};
struct in_addr {
uint32_t s_addr;
};
ipv6对应的是:
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family;
in_port_t sin6_port;
uint32_t sin6_flowinfo;
struct in6_addr sin6_addr; uint32_t sin6_scope_id; };
addrlen:对应的是地址的长度

  • 通常服务器在启动的时候都会绑定一个众所周知的地址(如ip地址+端口号),用于提供服务,客户就可以通过它来接连服务器;而客户端就不用指定,有系统自动分配一个端口号和自身的ip地址组合。这就是为什么通常服务器端在listen之前会调用bind(),而客户端就不会调用,而是在connect()时由系统随机生成一个。

listen()、connect() 函数

如果作为一个服务器,在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket,如果客户端这时调用connect()发出连接请求,服务器端就会接收到这个请求。
int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字,第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的,listen函数将socket变为被动类型的,等待客户的连接请求。
connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字,第二参数为服务器的socket地址,第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

accept()函数

TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后,就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后,就会调用accept()函数取接收请求,这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了,即类同于普通文件的读写I/O操作。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字,第二个参数为指向struct sockaddr *的指针,用于返回客户端的协议地址,第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功,那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字,代表与返回客户的TCP连接。

  • 注意:accept的第一个参数为服务器的socket描述字,是服务器开始调用socket()函数生成的,称为监听socket描述字;而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字,它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字,当服务器完成了对某个客户的服务,相应的已连接socket描述字就被关闭。

close()函数

在服务器与客户端建立连接之后,会进行一些读写操作,完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字,好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
int close(int fd);
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭,然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用,也就是说不能再作为read或write的第一个参数。

  • 注意:close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1,只有当引用计数为0的时候,才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。

在了解了上面的socket相关操作函数后,后面一步就是发送数据了。
发送的具体就看demo哈,不贴代码,这个篇幅已经够长了

总结

对于自定义应用层的网络协议,通过重写socket,就能有你想要的。比如人家是HTTP,你可以搞个HPPP,哈哈哈

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