linux SOCKET编程

socket类型(在sys/socket.h中)

int SOCK_STREAM
先连接到一台主机然后用流方式传送数据

int SOCK_DGRAM
不连接,在数据包中包含目标地址,然后直接送出,包在传送过程中可能丢失和错位

int SOCK_RAW
socket数据的底层传输,对于一般程序没有什么意义


地址的表示方法

相关库:sys/socket.h
相关数据结构:struct sockaddr *
sockaddr中的两个元素:
===short int sa_family:指出地址的格式
===char sa_data[14]:地址值



地址的格式:
AF_LOCAL:本地名称空间(name space)的地址
AF_UNIX:和AF_LOCAL相同,但AF_UNIX是UNIX98标准
AF_FILE:AF_LOCAL的另一个同义词
AF_INET:互联网名称空间,对应的名称空间名为PF_INET
AF_INET6:IPv6互联网名称空间
AF_UNSPEC:用到的地方很少,比如清除"带连接"的DATAGRAM的目标地址等,对应的名称空间在新版本的libc中已经被去处



设置socket地址(在sys/socket.h中)

使用bind函数将某个地址分配给某个socket
int bind(int socket,struct sock_addr *addr,socklen_t length);
将length长度的地址sock_addr分配给socket
返回0代表成功,返回-1代表失败



读取socket分配到的地址(在sys/socket.h中)

使用getsockname函数来得到一个socket对应的地址
int getsockname(int socket,struct sockaddr *addr,socklen_t *length-ptr);
将socket中的信息放置到*addr和*length-ptr所指定的空间中
返回值0表示成功-1表示失败



网络界面Interface的相关变量和函数

以下内容在库文件net/if.h中

size_t IFNAMSIZ
表示出容纳界面名称的缓冲区的大小,包括结束符0

unsigned int nametoindex(const char *ifname);
返回ifname所指出的网络界面的序号,返回0表示此界面不存在

char *if_indextoname(unsigned int ifindex,char *ifname);
找到一个网络界面序号对应的界面名称,返回值在ifname对应的那段内存空间上,这段空间至少有IFNAMSIZ大,返回ifname表示成功,返回NULL表示失败

struct if_nameindex
这个变量用于存储单个网络界面的信息,其中具有两个元素:
unsigned int if_index:界面序号
char *if_name:用null结尾的界面名称

struct if_nameindex *if_nameindex(void);
返回一个struct if_nameindex列表,其中存储了所有界面的信息,最后一个if_nameindex的if_index序号为零,if_name为null
此函数得到的结果必需用if_freenameindex函数清除

void if_freenameindex(struct if_nameindex *ptr);
清除if_nameindex得到的结果



本地名称空间(local namespace)

本地名称空间表示为PF_LOCAL(POSIX),PF_UNIX,PF_FILE

本地名称是一个文件名,只能本地调用不能从其他主机上连接

本地socket结构(在sys/socket.h中)
struct sockaddr_un
其中包含的元素为
short int sun_family:地址的格式应当设为AF_LOCAL
char sun_path[108]:所要使用的文件的文件名(暂时定为108位，可能新的版本中会有所改变)

sun_len函数:
int SUN_LEN(struct sun family *);
具体说应当是SUN_LEN宏，用来统计某个sockaddr_un结构的元素长度和文件名长度(不是分配的字节空间的长度)



一个创建本地socket的例子
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
int make_named_socket (const char *filename)//此函数作用是用filename创建socket
{
  struct sockaddr_un name;//socket地址名name
  int sock;               //socket
  size_t size;

  /* Create the socket. */
  sock = socket (PF_LOCAL, SOCK_DGRAM, 0);//PF_LOCAL表示本地socket
                                          //SOCK_DGRAM表示数据报方式
  if (sock < 0)//如创建失败则报错
    {
      perror ("socket");
      exit (EXIT_FAILURE);
    }

  /* Bind a name to the socket. */
  name.sun_family = AF_LOCAL;
  strncpy (name.sun_path, filename, sizeof (name.sun_path));

  /* 地址的长度为sockaddr
     结构中filename开始端的偏移量
     加上filename中文件名的长度
     加上一个字节(此字节为结束标识)
     或者还可以用宏SUN_LEN:
     size = SUN_LEN (&name);
 */
  size = (offsetof (struct sockaddr_un, sun_path)
          + strlen (name.sun_path) + 1);//开始计算

  if (bind (sock, (struct sockaddr *) &name, size) < 0)
    {
      perror ("bind");
      exit (EXIT_FAILURE);
    }

  return sock;
}



关于生成主机地址的函数

inet_aton(const char *name,struct in_addr *addr);
将以字符串表示的地址转换成主机地址并储存在struct in_addr中

uint32_t inet_addr(const char *name);
将字符串IPv4地址转换成主机地址并返回,如失败则返回INADDR_NONE(255.255.255.255);

uint32_t inet_network(const char *name);
将停用

char *inet_ntoa(struct in_addr addr);
将IPv4主机地址转换成字符串
注意:此函数的返回的字符串存储在一段static类型的内存空间中,下次调用会覆盖原先的结果,在多线程程序的运行中会出现混乱,所以推荐使用下文中介绍的inet_ntop

struct in_addr inet_makeaddr(uint32_t net,uint32_t local);
将网络号net和主机名local组合成IPv4主机地址并返回

uint32_t inet_lnaof(struct in_addr addr);
从IPv4网络地址中取出主机名并返回(将停用)

uint32_t inet_netof(struct in_addr addr);
从IPv4网络地址中取出网络号并返回(将停用)

int inet_pton(int af,const char *cp,void *buf);
将IPv4或IPv6字符串地址转换成网络主机地址
af:网络地址的格式,可取值为AF_INET和AF_INET6
cp:指向字符串首地址的指针
buf:指向结果存储空间的指针(应当预先分配好足够的内存空间存储结果)

const char *inet_ntop(int af,const void *cp,char *buf,size_t len);
将IPv4或IPv6网络主机地址转换成字符串
af:网络地址的格式,可取数为AF_INET和AF_INET6
cp:指向需要转换的网络地址
buf:指向存储转换结果的内存空间
len:buf所指向的空间的长度
返回值为buf



主机名数据库查询的相关变量

struct hostent
其中元素:
char *h_name:主机的"官方"名称
char **h_aliases:此主机的所有别名
int h_addrtype:地址类型,可以为AF_INET(IPv4类)和AF_INET6(IPv6类),也可以出现别的值
int h_length:地址的大小(用字节数计算)
char **h_addr_list:此主机名对应的所有IP,以一个null指针结束
char *h_addr:等于h_addr_list[0]



主机名和数据库查询相关函数

struct hostent *gethostbyname(const char *name);
返回主机名name的信息,如果查询失败则返回一个null指针

struct hostent *gethostbyname2(const char *name,int af);
和gethostbyname相通,不过可以在af中指出地址格式,可取AF_INET或AF_INET6,分别代表IPv4和IPv6

struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr,size_t length,int format);
返回指定网络主机的信息,addr并非指向字符串而是指向一个网络地址,length为addr中地址的长度,format为地址的格式(可取AF_INET或AF_INET6)



创建socket

所需函数
int socket(int namespace,int style,int protocol);
namespace:socket类型(比如PF_LOCAL和PF_INET)
style:传输方式(可取SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM)
protocol:协议,一般取0



关闭socket

所需函数
int shutdown(int socket,int how);
关闭socket
返回0成功,返回-1失败
how可取值为
0:停止接收数据
1:停止送出数据
2:停止接收和读取



socket对(socket pair)

两个可以互相传送的本地socket,和pipe类似,不过pipe为单向,socket对为双向

创造socket对所需函数
int socketpair(int namespace,int style,int protocol,int filedes[2]);
namespace:必需为AF_LOCAL
style:可以取SOCK_STREAM或者SOCK_DGRAM
filedes[2]:创建的socket对放在这里