网络编程相关API调用

1、htonl, htons, ntohl, ntohs

它们均在在arpa/inet.h中声明。
作用：把主机(网络)字节顺序的数据以长整型(短整型)转换为网络(主机)字节顺序的数据。输入参数为相应的主机(网络)字节顺序的长整型(短整型)值，返回网络(主机)字节顺序的长整型(短整型)值。
网络编程，需要注意相关的调用返回值是主机字节顺序还是网络字节顺序，是否需要进行转换，以提高源代码的健壮性和可移植性。

2、gethostbyname, gethostbyaddr, getprotobyname, getprotobynumber, getsservbyname, getservbyport

引用他们的方法均为：

#include <netdb.h>

struct hostent *gethostbyname(const char *name)：输入主机名字或者IP地址，按网络字节顺序返回一个hostent结构。
struct hostent *gethostbyaddr(struct *addr, int len, int type)：输入程度为len，类型为type的主机名字或者网络地址，按网络字节顺序返回一个hostent结构，类型包括AF_INET和AF_INET6。

struct protoent *getprotobyname(const char *name)：输入协议名字name，返回匹配的protoent结构。可以使用的协议名字可以参考/etc/protocols每行的第一个字段。
struct protoent *getprotobynumber(int protocol)：输入协议号protocol，返回匹配的protoent结构。可以使用的协议号可以参考/etc/protocols每行的第二个字段。

struct servent *getservbyname(const char *name, const char *proto)：输入使用协议proto的服务名name，返回匹配的servent结构。可以使用的服务名参考/etc/service每行的第一个字段，而proto为/etc/protocol。如果不指定协议，则匹配任何协议。
struct servent *getservbyport(int port, const char *proto)：输入使用协议proto的端口port，返回servent结构。如果不指定协议，则匹配任何协议。

以上的返回值都是网络字节顺序。

3、socket套接口最基本的相关调用

Linux socket编程的相关函数都通过引用sys/socket.h来进行调用，可能还需要包括sys/types.h。

int socket(int domain, int type, int protocol);

socket调用：为互联通信建立一个端点，以套接字描述符标识。
domain包括了AF_UNIX, AF_INET, AF_IPX等，其中最常用的
是AF_INET；
另外，在man socket中，给出的域类型是PF_*开头的，由于在各种系统的TCP/IP实现中，协议族和地址族是一一对应的，所以它和AF_*在头文件定义中是等价的。
type包括了SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM及其它。
protocol一般可以设置为0。
socket调用成功，返回一个整型的套接口描述符。

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

bind调用：把一个长度为addrlen的sockaddr结构与套接口描述符sockfd绑定，sockfd一般通过socket调用返回的值获得。
sockaddr结构用于保存了套接字地址族结构的相关信息，它的定义为：

struct sockaddr{
        sa_family_t sa_family;
        char sa_data[14];
}

int listen(int sockfd, int backlog);

listen调用一般在作为服务器时，用于监听指定套接字的接入请求，并分配等待队列的长度为backlog。

int accept(int socket, struct sockaddr *restrict_address, socklen_t *restrict address_len);

accept调用检索listen的队列中挂起的某个接入要求并处理之，输入监听套接口的套接口描述符socket，以及接入信息所使用的缓冲区restrict_address及其能容纳的大小address_len。

int connect (int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

connect调用在套接字socket上建立起一个连接，使用一个sockaddr结构address的缓冲区接收远程对等端的相应结构(它已经和远程的一个socket绑定)，它的长度为address_len。缓冲区address在使用之前最好用bzero函数清零，此函数位于string.h。

ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags);

recv调用接收已经建立起连接的套接口socket上传来的信息，转到缓冲区buffer中，此buffer最大长度为length，并使用flags标志控制此操作。

ssize_t send (int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);

send调用把缓冲区buffer长度为length的发送到已经建立起连接的套接口socket。

recv和send也可以用read和write这两个调用替换，这时相当于flags为0的情况。

int shutdown(int socket, int how);

shutdown调用用于关闭指定的套接口描述符，how包括了SHUT_RD, SHUT_WR, SHUT_RDWR。如果使用close代替shutdown，则相当于how为SHUT_RDWR。
事实上存在多个链接使用了一个套接口的情况，所以shutdown和close都只是把指定套接口描述符的引用数减1，减到0才完全撤消此描述符。
shutdown的how参数可以指定关闭的方向，应该比双向关闭的close更值得使用。

4、客户机编程的典型流程：

初始化sockaddr结构(清零)——>调用socket建立套接口——>调用connect建立连接——>建立一个recv/send循环，并设置循环结束条件——>shutdown。

5、服务器编程的典型流程：

初始化sockaddr结构(赋值)——>调用socket建立套接口——>调用listen监听请求和定义阻塞队列——>进入一个无限的while循环——>调用accept接收请求，并生成一个处理这个请求的套接口——>建立一个recv/send循环，并设置循环结束条件——>shutdown。

1. socket()

2. bind()

3. connect()

4. listen()

5. accept()

6. send()和recv()

7. sendto()和recvfrom()

8. close()和shutdown()

9. getpeername()

10. gethostname()

 

socket()

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    我们使用系统调用socket()来获得文件描述符：

    #include

    #include

    int socket(int domain, int type, int protocol);

    第一个参数domain设置为“af_inet”。

    第二个参数是套接口的类型sock_stream或sock_dgram。

    第三个参数设置为0。

    系统调用socket()只返回一个套接口描述符，如果出错，则返回-1。

  

bind() -- 服务器端socket绑定本地ip和端口

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    一旦你有了一个套接口以后，下一步就是把套接口绑定到本地计算机的某一个端口上。但如果你只想使用connect()则无此必要。

    下面是系统调用bind()的使用方法：

    #include

    #include

    int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

    第一个参数sockfd是由socket()调用返回的套接口文件描述符。

    第二个参数my_addr是指向数据结构sockaddr的指针。数据结构sockaddr中包括了关于你的地址、端口和ip地址的信息。

    第三个参数addrlen可以设置成sizeof(structsockaddr)。

 

    下面是一个例子：

    #include

    #include

    #include

    #define myport 3490

 

    int main()

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in my_addr;

        sockfd = socket(af_inet, sock_stream, 0);

        my_addr.sin_family      = af_inet;

        my_addr.sin_port        = htons(myport);

        my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10");

        bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

 

    如果出错，bind()也返回-1。

    如果你使用connect()系统调用，那么你不必知道你使用的端口号。当你调用connect()时，它检查套接口是否已经绑定，如果没有，它将会分配一个空闲的端口。

 

注:

    bind()所做的事情其实就是: 将该socket和本地的ip地址和某个端口号相关联 -- 将sockaddr与socket绑定

设置inet_sock结构的下列域

    inet->rcv_saddr   132.241.5.10   本地接收地址

    inet->saddr       132.241.5.10   本地发送地址

    inet->sport       3490           本地端口

    inet->daddr       0              目的地址(远程地址)

    inet->dport       0              目的端口(远程端口)

  

connect() -- 客户端socket连接服务器端的socket

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    系统调用connect()的用法如下：

    #include

    #include

    int connect(int sockfd, struct sockaddr* serv_addr, int addrlen);

    第一个参数还是套接口文件描述符，它是由系统调用socket()返回的。   

    第二个参数是serv_addr是指向数据结构sockaddr的指针，其中包括目的端口和ip地址。

    第三个参数可以使用sizeof(struct sockaddr)而获得。

 

    #include

    #include

    #include

    #define dest_ip    "132.241.5.10"

    #define dest_port 23

 

    int main() {

        int    sockfd;

        struct sockaddr_in dest_addr;

        sockfd = socket(af_inet, sock_stream, 0);

        dest_addr.sin_family      = af_inet;

        dest_addr.sin_port        = htons(dest_port);

        dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(dest_ip);

        connect(sockfd, (structsockaddr*)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr));

 

    同样，如果出错，connect()将会返回-1。

  

listen()

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    如果你希望不连接到远程的主机，也就是说你希望等待一个进入的连接请求，然后再处理它们。这样，你通过首先调用listen()，然后再调用accept()来实现。

    系统调用listen()的形式如下：

    intl isten(int sockfd, int backlog);

    第一个参数是系统调用socket()返回的套接口文件描述符。

    第二个参数是进入队列中允许的连接的个数。进入的连接请求在使用系统调用accept()应答之前要在进入队列中等待。这个值是队列中最多可以拥有的请求的个数。大多数系统的缺省设置为20。你可以设置为5或者10。当出错时，listen()将会返回-1值。

 

    当然，在使用系统调用listen()之前，我们需要调用bind()绑定到需要的端口，否则系统内核将会让我们监听一个随机的端口。所以，如果你希望监听一个端口，下面是应该使用的系统调用的顺序：

    socket();

    bind();

    listen();

 

 accept()

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    系统调用accept()比较起来有点复杂。在远程的主机可能试图使用connect()连接你使用listen()正在监听的端口。但此连接将会在队列中等待，直到使用accept()处理它。调用accept()之后，将会返回一个全新的套接口文件描述符来处理这个单个的连接。这样，对于同一个连接来说，你就有了两个文件描述符。原先的一个文件描述符正在监听你指定的端口，新的文件描述符可以用来调用send()和recv()。

 

    #include

    int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);

    第一个参数是正在监听端口的套接口文件描述符。第二个参数addr是指向本地的数据结构sockaddr_in的指针。调用connect()中的信息将存储在这里。通过它你可以了解哪个主机在哪个端口呼叫你。第三个参数同样可以使用sizeof(struct sockaddr_in)来获得。

    如果出错，accept()也将返回-1。

 

    #include

    #include

    #include

    #define myport   3490

    #define backlog 10

 

    int main() {

        int    sockfd, new_fd;

        struct sockaddr_in my_addr;

        struct sockaddr_in their_addr;

        int    sin_size;

        sockfd = socket(af_inet, sock_stream, 0);

        my_addr.sin_family      = af_inet;

        my_addr.sin_port        = htons(myport);

        my_addr.sin_addr.s_addr = inaddr_any;

 

        bind(sockfd, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

        listen(sockfd, backlog);

        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

        new_fd   = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);

         ...

    下面，我们将可以使用新创建的套接口文件描述符new_fd来调用send()和recv()。

  

send()和recv()

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    系统调用send()的用法如下：

    int send(int sockfd, const void* msg, int len, int flags);

    第一个参数是你希望给发送数据的套接口文件描述符。它可以是你通过socket()系统调用返回的，也可以是通过accept()系统调用得到的。

    第二个参数是指向你希望发送的数据的指针。

    第三个参数是数据的字节长度。

    第四个参数标志设置为0。

 

    下面是一个简单的例子：

    char *msg = "beejwashere!";

    int len, bytes_sent;

    ...

    len        = strlen(msg);

    bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);

    ...

    系统调用send()返回实际发送的字节数，这可能比你实际想要发送的字节数少。如果返回的字节数比要发送的字节数少，你在以后必须发送剩下的数据。当send()出错时，将返回-1。

 

    系统调用recv()的使用方法和send()类似：

    int recv(int sockfd, void* buf, int len, unsigned int flags);

    第一个参数是要读取的套接口文件描述符。

    第二个参数是保存读入信息的地址。

    第三个参数是缓冲区的最大长度。第四个参数设置为0。

    系统调用recv()返回实际读取到缓冲区的字节数，如果出错则返回-1。

    这样使用上面的系统调用，你可以通过数据流套接口来发送和接受信息。

  

sendto()和recvfrom()

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    因为数据报套接口并不连接到远程的主机上，所以在发送数据包之前，我们必须首先给出目的地址，请看：

    int sendto(int          sockfd, const void            * msg, int len,

               unsigned int flags, const struct sockaddr *to,   int tolen);

    除了两个参数以外，其他的参数和系统调用send()时相同。参数to是指向包含目的ip地址和端口号的数据结构sockaddr的指针。参数tolen可以设置为sizeof(structsockaddr)。

    系统调用sendto()返回实际发送的字节数，如果出错则返回-1。

 

    系统调用recvfrom()的使用方法也和recv()的十分近似：

    int recvfrom(int          sockfd, void            * buf, int len,

                 unsigned int flags, struct sockaddr * from, int * fromlen);

    参数from是指向本地计算机中包含源ip地址和端口号的数据结构sockaddr的指针。参数fromlen设置为sizeof(struct sockaddr)。系统调用recvfrom()返回接收到的字节数，如果出错则返回-1。

 

 close()和shutdown()

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    你可以使用close()调用关闭连接的套接口文件描述符：

    close(sockfd);

    这样就不能再对此套接口做任何的读写操作了。

 

    使用系统调用shutdown()，可有更多的控制权。它允许你在某一个方向切断通信，或者切断双方的通信：

    int shutdown(int sockfd,int how);

    第一个参数是你希望切断通信的套接口文件描述符。第二个参数how值如下：

    0 —- further receives are disallowed

    1 —- further sends are disallowed

    2 -— further sends and receives are disallowed(likeclose())

    shutdown()如果成功则返回0，如果失败则返回-1。

 

 getpeername()

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    这个系统的调用十分简单。它将告诉你是谁在连接的另一端：

    #include

    int getpeername(int sockfd, struct sockaddr* addr,int* addrlen);

    第一个参数是连接的数据流套接口文件描述符。

    第二个参数是指向包含另一端的信息的数据结构sockaddr的指针。

    第三个参数可以设置为sizeof(struct sockaddr)。

    如果出错，系统调用将返回-1。

    一旦你获得了它们的地址，你可以使用inet_ntoa()或者gethostbyaddr()来得到更多的信息。

 

 gethostname()

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    系统调用gethostname()比系统调用getpeername()还简单。它返回程序正在运行的计算机的名字。系统调用gethostbyname()可以使用这个名字来决定你的机器的ip地址。

下面是一个例子：

    #include

    int gethostname(char *hostname, size_t size);

    如果成功，gethostname将返回0。如果失败，它将返回-1。