socket开发步骤及相关API介绍

socket服务器和客户端的开发步骤

TCP服务端：

1. 创建套接字socket
2. 为套接字添加信息（IP地址和端口号）bind
3. 监听网络连接listen
4. 监听到由客户端接入，接受一个连接accept
5. 数据交互read、write
6. 关闭套接字，断开连接close

TCP客户端：

1. 创建套接字socket
2. 知道IP地址端口号与服务端连接connect
3. 数据交互read、write
4. 关闭套接字，断开连接close

创建套接字socket

函数原型：

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

参数：

1**.domain：**指明所使用的协议，通常为AF_INEF，表示互联网协议族（TCP/IP协议族）

• AF_INET --- IPv4因特网域
• AF_INET6 --- IPv6因特网域
• AF_UNIX --- Unix域
• AF_ROUTE --- 路由套接字
• AF_KEY --- 密钥套接字
• AF_UNSPEC --- 未指定

2**.type：**指定socket的类型

• SOCK_STREAM：流式套接字，面向连接的通信流，它使用TCP协议，从而保证了数据传输的正确性和顺序性。
• SOCK_DGRAM：数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据协议UDP。
• SOCK_RAM：允许程序使用低层协议，原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。

3.**protocol：**通常赋值为0

• 0选择type类型对应的默认协议
• IPPROTO_TCP --- TCP传输协议
• IPPROTO_UDP --- UDP传输协议
• IPPROTO_SCTP --- SCTP传输协议
• IPPROTO_TIPC --- TIPC传输协议

返回值：

成功返回socket套接字描述符，失败返回-1

套接字添加信息bind

用于绑定IP地址和端口号到socketfd

函数原型：

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

参数：

1. int sockfd：socket描述符
2. const struct sockaddr *addr：是一个执行包含有本机IP地址及端口号等信息的socket类型的指针，指向要绑定给sockfd的协议地址结构，这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同。
3. socklen_t addrlen：第二个参数结构体的长度

man手册给的第二个参数是：

但是一般写成如下形式，再强转为struct sockaddr *形式

例如如下写法：

监听网络连接listen

listen()的功能：

• 设置能处理的最大连接数，listen()并未开始接受连线，只是设置socket的listen模式，listen函数只用于服务器端，服务器进程不知道要与谁连接，因此它不会主动的要求与某个进程连接，只是一直监听是否有其他客户进程与之链接，然后响应该连接请求，并对它做出处理，一个服务进程可以同时处理多个客户进程的连接。主要就两个功能：将一个未连接的套接字转换未一个被动套接字（监听），规定内核为套接字排队的最大连接数。
• 内核为任何一个给监听套接字维护两个队列

1. 未完成连接队列，每个这样的SYN报文段对应其中一项：已由某个客户端发出并到达服务器，而服务器正在等待完成响应的TCP三次握手过程，这些套接字处于SYN_REVD状态。
2. 已完成连接队列。每个已完成TCP三次握手过程的客户端对应其中一项，这些套接字处于ESTABLISHED状态。

函数原型：

int listen(int sockfd, int backlog);

参数：

1. int sockfd：是socket系统调用返回的服务器端socket描述符
2. int backlog：指定在请求队列中允许的最大请求数

返回值：

成功返回0，失败返回-1，并且errno中包含相应的错误码

客户端连接服务器connect

功能：

用于绑定之后的client端，与服务器建立连接

函数原型：

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

参数：

1. int sockfd：socket系统调用返回的服务器端socket描述符
2. struct sockaddr *addr：用来返回已连接的对端（客户端）的协议地址
3. socklen_t *addrlen：客户端地址的长度

返回

成功返回0，失败返回-1，并且errno中包含相应的错误码

接受连接accept

功能：

accept函数由TCP服务器调用，用于从已经完成连接队列队头返回下一个已完成连接，如果已完成连接队列为空，那么进程之间进入睡眠。

函数原型：

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

参数：

1. int sockfd：socket系统调用返回的服务器端socket描述符
2. struct sockaddr *addr：用来返回已连接的对端（客户端）的协议地址
3. socklen_t *addrlen：客户端地址的长度

返回值：

**该函数的返回值是一个新的套接字描述符，返回值是表示已连接的套接字描述符，**而第一个参数是服务器监听套接字描述都，一个服务器通常仅仅创建一个监听套接字，它在服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户端连接创建一个已连接套接字（表示TCP三次握手协议已完成），当服务器完成对某个给定客户的服务时，响应的已连接套接字就会被关闭。

数据交互read、write

与文件编程中使用的read、write是一模一样的，不过多赘述

此外还要另外两种数据收发API：

1. ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
2. ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

其实和read、write也是差不多的，只不过多了一个flag参数，flag表示控制选项，一般设置为0。

字节序转换API

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);返回网络字节序的值

uint16_t htons(uint16_t hostshort);返回网络字节序的值

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);返回主机字节序的值

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);返回主机字节序的值uint32_t

h代表host，n代表net，s代表short（两个字节），l代表long（四个字节），通过上面4个函数可以表示主机字节序和网络字节序之间的转换。有时可以用INADDR_ANY , INADDR_ANY指定地址让操作系统自己获取。

地址转换API

一般用下面黑体标出的两个

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);把字符串形式的192.168.1.123转为网络能识别的格式

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

in_addr_t inet_network(const char *cp);

char *inet_ntoa(struct in_addr in);把网络格式的ip地址转为字符串形式

struct in_addr inet_makeaddr(int net, int host);

in_addr_t inet_lnaof(struct in_addr in);

in_addr_t inet_netof(struct in_addr in);

示例一：

服务端：连接客户端并读取客户端IP、发送的信息并返回读取状态。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
//#include <linux/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main()
{
        int s_fd;
        char readBuf[128];
        memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
        int nread=0;
        struct sockaddr_in s_addr;
        struct sockaddr_in c_addr;

        memset(&s_addr,0,sizeof(struct aockaddr_in *));
        memset(&s_addr,0,sizeof(struct aockaddr_in *));

        s_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

        if(s_fd==-1)
        {
                printf("creat soclet failed\n");
                perror("socket");
                exit(-1);
        }

        s_addr.sin_family=AF_INET;
        s_addr.sin_port=htons(9090);
        inet_aton("169.254.6.127",&(s_addr.sin_addr));

        bind(s_fd,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in));

        listen(s_fd,10);

        int clen=sizeof(struct sockaddr_in);
        int c_fd=accept(s_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,&clen);

        if(c_fd == -1)
        {
                perror("acccept");
        }

        printf("get connect :%s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));

        nread=read(c_fd,readBuf,128);
        if(nread ==-1)
        {
                perror("read");
        }
        else if(nread>0)
        {
                printf("get message:%d,%s\n",nread,readBuf);
        }
        else
        {
                printf("client quit\n");
        }

         write(c_fd,"hhhhhhhhhhhhhhh",128);


        return 0;
}

示例二：

客户端：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
//#include <linux/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{

        int c_fd;
        char readBuf[128];
        memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
        int nread=0;
        struct sockaddr_in c_addr;

        memset(&c_addr,0,sizeof(struct aockaddr_in *));

        c_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

        if(c_fd==-1)
        {
                printf("creat soclet failed\n");
                perror("socket");
                exit(-1);
        }
        c_addr.sin_family=AF_INET;
        c_addr.sin_port=htons(9090);
        inet_aton("169.254.6.127",&(c_addr.sin_addr));

        if(connect(c_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr)) ==-1)

        {
                perror("connect");
                exit(-1);
        }


        write(c_fd,"xxxxxxxxx",128);

        nread=read(c_fd,readBuf,128);
        if(nread ==-1)
        {
                perror("read");
        }
        else
        {
                printf("get message from sever:%d,%s\n",nread,readBuf);
        }


        return 0;
}