自觉此心无一事

小鱼跳出绿萍中

概念

Socket

Socket原指IP地址和端口对（ip，port），是TCP通信的一端，其唯一标志一个通信端。在Linux系统中，与socket相关的api大多封装在sys/socket.h头文件中，包括创建socket、命名socket、监听socket、接受连接、发起连接、读写数据 等等。

字节序

现代CPU的累加器一次至少装载4字节，这4字节在内存中排列的顺序就是字节序。字节序分为大端字节序 和 小端字节序。大端序指的是一个整数的高位字节（23～31bit）存储在内存低地址处，低位字节（0～7bit）存储在内存的高地址处；小端序正好相反。

PS：现代PC大多采用小端序，因此小端序又叫主机字节序；大端序又叫网络字节序，默认发送端采用大端序

协议族和地址族

协议族和地址族的关系

协议族	地址族	描述
PF_UNIX	AF_UNIX	UNIX本地协议族
PF_INET	AF_INET	TCP／IPv4协议族
PF_INET6	AF_INET6	TCP／IPv6协议族

协议族及其地址值

协议族	地址值含义和长度
PF_UNIX	文件路径名，可达108字节
PF_INET	16bit端口号和32bit IPv4地址；6字节
PF_INET6	16bit端口号，32bit流标志，128bit IPv6地址，32bit范围ID；26字节

C／S通信

创建socket
```
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  int socket(int domain,int type,int protocol)
```
- domain指定协议族（PF_UNIX、PF_INET、PF_INET6)
- type指定服务类型（SOCK_STREAM、SOCK_UGRAM)
- protocol选择一个具体协议，默认为0
创建成功则返回一个socket文件描述符，失败则返回-1
绑定socket
```
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  int bind(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen)
```
创建socket时，我们指定了地址族，但并未指定具体哪个socket地址，因此需要将socket与socket地址绑定
- sockfd是socket文件描述符
- addr是地址
- addrlen说明地址长度
绑定成功返回0，失败返回-1，常见error是：
- EACCESS（绑定受保护地址，0～1023）
- EADDRINUSE（绑定被占用地址）
监听socket
```
  #include <sys/socket.h>
  int listen(int sockfd,int backlog)
```
backlog是内核监听队列的最大长度，监听队列长度如果超过最大长度，服务器将不再监听，典型值是5

接受连接

  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  int accept(int sockfd,struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen)

成功时返回一个新的连接socket，服务器可通过此socket与客户端通信，失败返回-1

发起连接

  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  int connect(int sockfd,struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen)

关闭连接

  #include <unistd.h>
  int close(int fd)

fd是待关闭的socket描述符，不过close系统调用并非立即关闭一个连接，而是给该fd的引用计数器-1，直到为0，才关闭，若要立即终止，可以使用shutdown系统调用

  #include <sys/socket.h>
  int shutdown(int sockfd,int howto)

howto参数：

值	含义
SHUT_RD	关闭读的这一半，接收缓冲区数据丢失
SHUT_WR	关闭写的这一半，发送缓冲区会被全部发送出去
SHUT_RDWR	全部关闭

TCP数据读写

  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  ssize_t recv(int sockfd, void* buf, int flags)
  ssize_t send(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags)

UDP数据读写

  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  ssize_t recvfrom(int sockfd, void* buf, int flags,struct sockaddr* src_addr, socklen_t* addrlen)
  ssize_t sendto(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags, const sockaddr* dest_addr, socklen_t addrlen)

通用数据读写

  #include <sys/socket.h>
  ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags)
  ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, size_t len, int flags)

基本操作

server

#include <iostream>
#include <string>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sock == -1)
	{
		cout << "create socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "create socket successed..." << endl;

	struct sockaddr_in addrin;
	addrin.sin_family = PF_INET;
	addrin.sin_port = 8080;
	addrin.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

	int bind_status = bind(sock, (struct sockaddr*)&addrin, sizeof(addrin));
	if (bind_status == -1)
	{
		cout << "bind socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "bind socket successed..." << endl;

	int listen_status = listen(sock,5);
	if (listen_status == -1)
	{	
		cout << "listen socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "listen socket successed..." << endl;

	socklen_t len = sizeof(addrin);
	int sockfd = accept(sock, (struct sockaddr*)&addrin, &len);
	if (sockfd == -1)
	{
		cout << "accept socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "accept socket successed..." << endl;

	string buf(512,'\0');
	int recv_status = recv(sockfd, const_cast<char*>(buf.c_str()), 512, 0);
	if (recv_status == -1)
	{
		cout << "receive data from socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "receive data from socket successed..." << endl;

	cout << buf << endl;

	close(sockfd);
	close(sock);

	return 0;
}

client

#include <iostream>
#include <string>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sock == -1)
	{
		cout << "create socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "create socket successed..." << endl;

	struct sockaddr_in addrin;
	addrin.sin_family = PF_INET;
	addrin.sin_port = 8080;
	addrin.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

	int connect_status = connect(sock, (struct sockaddr*)&addrin, sizeof(addrin));
	if (connect_status == -1)
	{
		cout << "connect socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "connect socket successed..." << endl;

	string data = "Hello World";
	int send_status = send(sock,data.c_str(),data.length(),0);
	if (send_status == -1)
	{
		cout << "send data to socket failed..." << endl;
		return -1;
	}
	cout << "send data to socket successed..." << endl;

	close(sock);

	return 0;
}

Socket编程（一）

概念和基本操作

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Socket

字节序

协议族和地址族

C／S通信

基本操作

server

client

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