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2011-11-26 10:02:38
原文地址：linux下的socket编程 作者：五岳之巅
一、为什么要进行socket编程
Linux操作系统下，网络是一个非常重要的方面，它继承了Unix家族的网络优势。在Linux下进行网络程序设计，一般都使用socket。所以，掌握linux网络程序设计的前提就是学好socket。二、linux下的socket编程的思想
上图就是Linux系统下，服务器端和客户端的socket流程图。
其实很好理解，就像打电话，需要两个人：要打电话的我和要接听电话的我的领导。首先，手机必须开机，并且有信号，保证能够正常接听。这就是建立socket套接字。
其次，我开始拨号，对应着客户端的connect()，领导手机响了，对应着listen()，不过当然是listen到我的来电，否则他就一直放着电话，等着我报告。他按下接听键，就是accpet()。
接着，我开始向领导汇报工作，就是send()，他听到了我的汇报，就是recv()，然后，他说，“刘凯老师，你的说明很有力度，就这么办了”，这就是他的send()，然后我听到了领导的肯定，就是我recv()了。
最后，我们把电话一挂。大家都close()。
整个套接字的socket大致流程就是这个样子。
三、socket常用函数的详细说明
计算机数据存储有两种字节优先顺序：高位字节优先和低位字节优先。Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输，所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器，在Internet上传输数据时就需要进行转换。我们要讨论的第一个结构类型是：struct sockaddr，该类型是用来保存socket信息的：
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; /* 地址族， AF_xxx */
char sa_data[14]; /* 14 字节的协议地址 */
};
sa_family一般为AF_INET；sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。
另外还有一种结构类型：
struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* 地址族 */
unsigned short int sin_port; /* 端口号 */
struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */
};
这个结构使用更为方便。sin_zero(它用来将sockaddr_in结构填充到与struct sockaddr同样的长度)应该用bzero()或memset()函数将其置为零。指向sockaddr_in 的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换，这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时，你可以在函数调用的时候将一个指向 sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针；或者相反。sin_family通常被赋AF_INET；sin_port和 sin_addr应该转换成为网络字节优先顺序；而sin_addr则不需要转换。
我们下面讨论几个字节顺序转换函数：
htons()--"Host to Network Short" ; htonl()--"Host to Network Long"
ntohs()--"Network to Host Short" ; ntohl()--"Network to Host Long"
在这里， h表示"host" ，n表示"network"，s 表示"short"，l表示 "long"。
打开socket 描述符、建立绑定并建立连接
socket函数原型为：
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain参数指定socket的类型：SOCK_STREAM 或SOCK_DGRAM；protocol通常赋值"0"。Socket()调用返回一个整型socket描述符，你可以在后面的调用使用它。
一旦通过socket调用返回一个socket描述符，你应该将该socket与你本机上的一个端口相关联（往往当你在设计服务器端程序时需要调用该函数。随后你就可以在该端口监听服务请求;而客户端一般无须调用该函数）。
Bind函数原型为：
int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);
Sockfd是一个socket描述符，my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针;addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。
最后，对于bind 函数要说明的一点是，你可以用下面的赋值实现自动获得本机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号：
my_addr.sin_port = 0; /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机IP地址 */
通过将my_addr.sin_port置为0，函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。同样，通过将my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY，系统会自动填入本机IP地址。Bind()函数在成功被调用时返回0；遇到错误时返回"-1"并将errno置为相应的错误号。另外要注意的是，当调用函数时，一般不要将端口号置为小于1024的值，因为1~1024是保留端口号，你可以使用大于1024中任何一个没有被占用的端口号。
Listen()——监听是否有服务请求
在服务器端程序中，当socket与某一端口捆绑以后，就需要监听该端口，以便对到达的服务请求加以处理。
int listen(int sockfd， int backlog);
Sockfd是Socket系统调用返回的socket 描述符；backlog指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept()它们。Backlog对队列中等待服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省值为20。当listen遇到错误时返回-1，errno被置为相应的错误码。
accept()——连接端口的服务请求。
当某个客户端试图与服务器监听的端口连接时，该连接请求将排队等待服务器accept()它。通过调用accept()函数为其建立一个连接， accept()函数将返回一个新的socket描述符，来供这个新连接来使用。而服务器可以继续在以前的那个 socket上监听，同时可以在新的socket描述符上进行数据send()（发送）和recv()（接收）操作：
int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是一个指向sockaddr_in变量的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息（某台主机从某个端口发出该请求）；addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。错误发生时返回一个-1并且设置相应的errno值。
故服务器端程序通常按下列顺序进行函数调用：
socket(); bind(); listen(); /* accept() goes here */
Connect()函数用来与远端服务器建立一个TCP连接。
其函数原型为：
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
Sockfd是目的服务器的sockt描述符；serv_addr是包含目的机IP地址和端口号的指针。遇到错误时返回-1，并且errno中包含相应的错误码。进行客户端程序设计无须调用bind()，因为这种情况下只需知道目的机器的IP地址，而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心，内核会自动选择一个未被占用的端口供客户端来使用。
Send()和recv()——数据传输
这两个函数是用于面向连接的socket上进行数据传输。
Send()函数原型为：
int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);
Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符，msg是一个指向要发送数据的指针。
Len是以字节为单位的数据的长度。flags一般情况下置为0（关于该参数的用法可参照man手册）。
char *msg = "Beej was here!"; int len， bytes_sent; ... ...
len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); ... ...
Send()函数返回实际上发送出的字节数，可能会少于你希望发送的数据。所以需要对send()的返回值进行测量。当send()返回值与len不匹配时，应该对这种情况进行处理。
recv()函数原型为：
int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);
Sockfd是接受数据的socket描述符；buf 是存放接收数据的缓冲区；len是缓冲的长度。Flags也被置为0。Recv()返
回实际上接收的字节数，或当出现错误时，返回-1并置相应的errno值。
Sendto()和recvfrom()——利用数据报方式进行数据传输
在无连接的数据报socket方式下，由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址，sendto()函数原型为：
int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);
该函数比send()函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen常常被赋值为sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。
Recvfrom()函数原型为：
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);
from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof (struct sockaddr)。当recvfrom()返回时，fromlen包含实际存入from中的数据字节数。Recvfrom()函数返回接收到的字节数或
当出现错误时返回-1，并置相应的errno。
应注意的一点是，当你对于数据报socket调用了connect()函数时，你也可以利用 send()和recv()进行数据传输，
但该socket仍然是数据报socket，并且利用传输层的UDP服务。但在发送或接收数据报时，内核会自动为之加上目地和源地址信息。
Close()和shutdown()——结束数据传输
当所有的数据操作结束以后，你可以调用close()函数来释放该socket，从而停止在该socket上的任何数据操作：
close(sockfd);
你也可以调用shutdown()函数来关闭该socket。该函数允许你只停止在某个方向上的数据传输，而一个方向上的数据传输继续进行。如你可以关闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入所有数据。
int shutdown(int sockfd,int how);
Sockfd的含义是显而易见的，而参数 how可以设为下列值：
·0-------不允许继续接收数据
·1-------不允许继续发送数据
·2-------不允许继续发送和接收数据，均为允许则调用close ()
shutdown在操作成功时返回0，在出现错误时返回-1（并置相应errno）。
DNS——域名服务相关函数
由于IP地址难以记忆和读写，所以为了读写记忆方便，人们常常用域名来表示主机，这就需要进行域名和IP地址的转换。函数gethostbyname()就是完成这种转换的，函数原型为：
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
函数返回一种名为hosten的结构类型，它的定义如下：
struct hostent {
char *h_name; /* 主机的官方域名 */
char **h_aliases; /* 一个以NULL结尾的主机别名数组 */
int h_addrtype; /* 返回的地址类型，在Internet环境下为AF-INET */
int h_length; /*地址的字节长度 */
char **h_addr_list; /* 一个以0结尾的数组，包含该主机的所有地址*/
};
#define h_addr h_addr_list[0] /*在h-addr-list中的第一个地址*/
四、例子(源于网上，已将错误改正)
1、server.c:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define SERVPORT 3333 /*服务器监听端口号 */
#define BACKLOG 10 /* 最大同时连接请求数 */
main()
{
int sockfd,client_fd,sin_size; /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */
struct sockaddr_in my_addr; /* 本机地址信息 */
struct sockaddr_in remote_addr; /* 客户端地址信息 */
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket创建出错！"); exit(1);
}
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
perror("bind出错！");
exit(1);
}
if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) {
perror("listen出错！");
exit(1);
}
while(1) {
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
if ((client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size)) == -1) {
perror("accept出错");
continue;
}
printf("received a connection from %s\n", inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
if (!fork()) { /* 子进程代码段 */
if (send(client_fd, "呵呵，成功了！\n", 26, 0) == -1)
perror("send出错！");
close(client_fd);
exit(0);
}
close(client_fd);
}
}
接着，gcc -o server server.c生成server，在终端下运行，./server
2、guest.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define SERVPORT 3333
#define MAXDATASIZE 100 /*每次最大数据传输量 */
main(int argc, char *argv[]){
int sockfd, recvbytes;
char buf[MAXDATASIZE];
struct hostent *host;
struct sockaddr_in serv_addr;
if (argc < 2) {
fprintf(stderr,"Please enter the server's hostname!\n");
exit(1);
}
if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL) {
herror("gethostbyname出错！");
exit(1);
}
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
perror("socket创建出错！");
exit(1);
}
serv_addr.sin_family=AF_INET;
serv_addr.sin_port=htons(SERVPORT);
serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
bzero(&(serv_addr.sin_zero),8);
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, \
sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
perror("connect出错！");
exit(1);
}
if ((recvbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) ==-1) {
perror("recv出错！");
exit(1);
}
buf[recvbytes] = '\0';
printf("Received: %s",buf);
close(sockfd);
}
执行gcc -o guest guest.c生成guest，运行./guest，可以看到客户端出现：呵呵，成功了！
