UNIX Socket（IPC）
socket API原本是为网络通讯设计的，但后来在socket的框架上发展出一种IPC机制，就是UNIXDomain Socket。虽然网络socket也可用于同一台主机的进程间通讯（通过loopback地址127.0.0.1），但是UNIX Domain Socket用于IPC更有效率：不需要经过网络协议栈，不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。这是因为，IPC机制本质上是可靠的通讯，而网络协议是为不可靠的通讯设计的。UNIX Domain Socket也提供面向流和面向数据包两种API接口，类似于TCP和UDP，但是面向消息的UNIX Domain Socket也是可靠的，消息既不会丢失也不会顺序错乱。
UNIX Domain Socket是全双工的，API接口语义丰富，相比其它IPC机制有明显的优越性，目前已成为使用最广泛的IPC机制，比如X Window服务器和GUI程序之间就是通过UNIX Domain Socket通讯的。
使用UNIX Domain Socket的过程和网络socket十分相似，也要先调用socket()创建一个socket文件描述符，address family指定为AF_UNIX，type可以选择SOCK_DGRAM或SOCK_STREAM，protocol参数仍然指定为0即可。
UNIX Domain Socket与网络socket编程最明显的不同在于地址格式不同，用结构体sockaddr_un表示，网络编程的socket地址是IP地址加端口号，而UNIX Domain Socket的地址是一个socket类型的文件在文件系统中的路径，这个socket文件由bind()调用创建，如果调用bind()时该文件已存在，则bind()错误返回。
今天我们介绍如何编写Linux下的TCP程序，关于UDP程序可以参考这里：
http://blog.csdn.net/htttw/article/details/7519971
本文绝大部分是参考《Linux程序设计(第4版)》的第15章套接字
服务器端的步骤如下：
1. socket： 建立一个socket
2. bind： 将这个socket绑定在某个文件上（AF_UNIX）或某个端口上（AF_INET），我们会分别介绍这两种。
3. listen： 开始监听
4. accept： 如果监听到客户端连接，则调用accept接收这个连接并同时新建一个socket来和客户进行通信
5. read/write：读取或发送数据到客户端
6. close： 通信完成后关闭socket
客户端的步骤如下：
1. socket： 建立一个socket
2. connect： 主动连接服务器端的某个文件（AF_UNIX）或某个端口（AF_INET）
3. read/write：如果服务器同意连接（accept），则读取或发送数据到服务器端
4. close： 通信完成后关闭socket
上面是整个流程，我们先给出一个例子，具体分析会在之后给出。例子实现的功能是客户端发送一个字符到服务器，服务器将这个字符+1后送回客户端，客户端再把它打印出来：
Makefile：
- all: tcp_client.c tcp_server.c
- gcc -g -Wall -o tcp_client tcp_client.c
- gcc -g -Wall -o tcp_server tcp_server.c
- clean:
- rm -rf *.o tcp_client tcp_server
tcp_server.c：
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- int main()
- {
- /* delete the socket file */
- unlink("server_socket");
- /* create a socket */
- int server_sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
- struct sockaddr_un server_addr;
- server_addr.sun_family = AF_UNIX;
- strcpy(server_addr.sun_path, "server_socket");
- /* bind with the local file */
- bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
- /* listen */
- listen(server_sockfd, 5);
- char ch;
- int client_sockfd;
- struct sockaddr_un client_addr;
- socklen_t len = sizeof(client_addr);
- while(1)
- {
- printf("server waiting:\n");
- /* accept a connection */
- client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
- /* exchange data */
- read(client_sockfd, &ch, 1);
- printf("get char from client: %c\n", ch);
- ++ch;
- write(client_sockfd, &ch, 1);
- /* close the socket */
- close(client_sockfd);
- }
- return 0;
- }
tcp_client.c：
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- int main()
- {
- /* create a socket */
- int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
- struct sockaddr_un address;
- address.sun_family = AF_UNIX;
- strcpy(address.sun_path, "server_socket");
- /* connect to the server */
- int result = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address));
- if(result == -1)
- {
- perror("connect failed: ");
- exit(1);
- }
- /* exchange data */
- char ch = 'A';
- write(sockfd, &ch, 1);
- read(sockfd, &ch, 1);
- printf("get char from server: %c\n", ch);
- /* close the socket */
- close(sockfd);
- return 0;
- }
如果我们首先运行tcp_client，会提示没有这个文件：
因为我们是以AF_UNIX方式进行通信的，这种方式是通过文件来将服务器和客户端连接起来的，因此我们应该先运行tcp_server，创建这个文件，默认情况下，这个文件会创建在当前目录下，并且第一个s表示它是一个socket文件：
程序运行的结果如下图：
下面我们详细讲解：
1.
我们调用socket函数创建一个socket：
int socket(int domain, int type, int protocol)
domain：指定socket所属的域，常用的是AF_UNIX或AF_INET
AF_UNIX表示以文件方式创建socket，AF_INET表示以端口方式创建socket（我们会在后面详细讲解AF_INET）
type：指定socket的类型，可以是SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
SOCK_STREAM表示创建一个有序的，可靠的，面向连接的socket，因此如果我们要使用TCP，就应该指定为SOCK_STREAM
SOCK_DGRAM表示创建一个不可靠的，无连接的socket，因此如果我们要使用UDP，就应该指定为SOCK_DGRAM
protocol：指定socket的协议类型，我们一般指定为0表示由第一第二两个参数自动选择。
socket()函数返回新创建的socket，出错则返回-1
2.
地址格式：
常用的有两种socket域：AF_UNIX或AF_INET，因此就有两种地址格式：sockaddr_un和sockaddr_in，分别定义如下：
- struct sockaddr_un
- {
- sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
- char sun_path[]; /* pathname */
- }
- struct sockaddr_in
- {
- short int sin_family; /* AF_INET */
- unsigned short int sin_port; /* port number */
- struct in_addr sin_addr; /* internet address */
- }
其中in_addr正是用来描述一个ip地址的：
- struct in_addr
- {
- unsigned long int s_addr;
- }
从上面的定义我们可以看出，sun_path存放socket的本地文件名，sin_addr存放socket的ip地址，sin_port存放socket的端口号。
3.
创建完一个socket后，我们需要使用bind将其绑定：
int bind(int socket, const struct sockaddr * address, size_t address_len)
如果我们使用AF_UNIX来创建socket，相应的地址格式是sockaddr_un，而如果我们使用AF_INET来创建socket，相应的地址格式是sockaddr_in，因此我们需要将其强制转换为sockaddr这一通用的地址格式类型，而sockaddr_un中的sun_family和sockaddr_in中的sin_family分别说明了它的地址格式类型，因此bind()函数就知道它的真实的地址格式。第三个参数address_len则指明了真实的地址格式的长度。
bind()函数正确返回0，出错返回-1
4.
接下来我们需要开始监听了：
int listen(int socket, int backlog)
backlog：等待连接的最大个数，如果超过了这个数值，则后续的请求连接将被拒绝
listen()函数正确返回0，出错返回-1
5.
接受连接：
int accept(int socket, struct sockaddr * address, size_t * address_len)
同样，第二个参数也是一个通用地址格式类型，这意味着我们需要进行强制类型转化
这里需要注意的是，address是一个传出参数，它保存着接受连接的客户端的地址，如果我们不需要，将address置为NULL即可。
address_len：我们期望的地址结构的长度，注意，这是一个传入和传出参数，传入时指定我们期望的地址结构的长度，如果多于这个值，则会被截断，而当accept()函数返回时，address_len会被设置为客户端连接的地址结构的实际长度。
另外如果没有客户端连接时，accept()函数会阻塞
accept()函数成功时返回新创建的socket描述符，出错时返回-1
6.
客户端通过connect()函数与服务器连接：
int connect(int socket, const struct sockaddr * address, size_t address_len)
对于第二个参数，我们同样需要强制类型转换
address_len指明了地址结构的长度
connect()函数成功时返回0，出错时返回-1
7.
双方都建立连接后，就可以使用常规的read/write函数来传递数据了
8.
通信完成后，我们需要关闭socket：
int close(int fd)
close是一个通用函数（和read，write一样），不仅可以关闭文件描述符，还可以关闭socket描述符
另一个例程：