【Linux网络】Socket-UDP相关函数

socket() 函数

这个函数的作用是创建一个 Socket 文件描述符，在客户端和服务器都可以使用。

#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

• 参数 ：
  • domain：指定协议族，例如 AF_INET 代表 IPv4 协议，AF_INET6 代表 IPv6 协议。
  • type：指定 Socket 类型，像 SOCK_STREAM 是面向连接的 TCP 协议，SOCK_DGRAM 是无连接的 UDP 协议。
  • protocol：通常设为 0，由系统依据 domain 和 type 来选择合适的协议。
• 返回值：成功时返回一个非负的 Socket 文件描述符，失败则返回 -1。

bind() 函数

此函数用于把一个本地地址和端口号绑定到 Socket 上，一般在服务器端使用。

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

• 参数 ：
  • sockfd：由 socket() 函数返回的 Socket 文件描述符。
  • addr：指向一个 struct sockaddr 类型的结构体指针，该结构体包含了要绑定的地址和端口信息。
  • addrlen：addr 结构体的长度。
• 返回值：成功时返回 0，失败返回 -1。

struct sockaddr_in 是在网络编程中用于表示 IPv4 地址信息的结构体，它在 netinet/in.h 头文件中被定义。这个结构体是网络编程的基础组件，在使用 bind、connect、sendto、recvfrom 等函数时，需要使用它来指定或获取网络地址信息。

sockaddr_in 结构体

#include <netinet/in.h>

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family; /* 地址族，必须为 AF_INET */
    in_port_t      sin_port;   /* 端口号，使用网络字节序 */
    struct in_addr sin_addr;   /* IPv4 地址结构体 */
    char           sin_zero[8];/* 填充字节，使其与 struct sockaddr 大小相同 */
};

struct in_addr {
    in_addr_t s_addr; /* 32 位 IPv4 地址，使用网络字节序 */
};

成员说明

1. sin_family ：
   • 该成员指定地址族，对于 IPv4 地址，其值必须设置为 AF_INET。地址族用于区分不同的网络协议，例如 AF_INET 表示 IPv4，AF_INET6 表示 IPv6。
2. sin_port ：
   • 此成员表示端口号，类型为 in_port_t。在设置端口号时，需要使用 htons 函数将主机字节序转换为网络字节序，以确保不同字节序的系统之间能够正确通信。例如，若要设置端口号为 8080，可以这样做：

struct sockaddr_in addr;
addr.sin_port = htons(8080);

3. sin_addr ：
   • 这是一个 struct in_addr 类型的结构体，用于存储 IPv4 地址。struct in_addr 结构体只有一个成员 s_addr，它是一个 32 位的整数，同样需要使用网络字节序。可以使用 inet_addr 或 inet_pton 函数将点分十进制的 IP 地址转换为网络字节序的 32 位整数。例如：

struct sockaddr_in addr;
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

4. sin_zero ：
   • 这是一个长度为 8 的字符数组，用于填充结构体，使其大小与 struct sockaddr 相同。在使用时，通常将其初始化为 0。可以使用 memset 函数来完成初始化：

struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));

与 struct sockaddr 的关系

在网络编程的函数（如 bind、connect 等）中，通常需要传递一个 struct sockaddr 类型的指针作为参数。但实际使用时，我们更多地使用 struct sockaddr_in 来存储 IPv4 地址信息。因此，在传递参数时，需要进行强制类型转换：

struct sockaddr_in server_addr;
// 初始化 server_addr...

// 绑定套接字
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

recvfrom

recvfrom 是一个用于接收数据报（datagram）的系统调用函数，在网络编程里应用广泛，特别是在使用 UDP 协议通信时。下面为你详细介绍它的用法、参数和返回值。

函数原型

#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

参数说明

• sockfd ：这是一个整数类型的参数，代表已创建的套接字描述符。此描述符是通过调用 socket 函数得到的，它标识了用于接收数据的套接字。
• buf：是一个指向缓冲区的指针，接收到的数据会被存于该缓冲区。
• len ：这是一个 size_t 类型的参数，指定了 buf 缓冲区的大小，也就是能够接收的最大字节数。
• flags ：此参数是一个整数，用于指定接收数据的方式。一般设为 0 即可，表示使用默认的接收方式。也可以使用一些标志位，例如 MSG_DONTWAIT 实现非阻塞接收。
• src_addr ：这是一个指向 struct sockaddr 类型的指针，用于存储发送方的地址信息。在接收数据时，该参数会被填充为发送方的地址。
• addrlen ：这是一个指向 socklen_t 类型的指针，在调用 recvfrom 之前，它应包含 src_addr 所指向的结构体的长度；调用完成后，它会被更新为实际存储的地址信息的长度。

返回值

• 若调用成功，recvfrom 会返回接收到的字节数。
• 若遇到错误，会返回 -1，并设置 errno 来指示具体的错误类型。
• 若对端关闭连接（仅适用于面向连接的套接字），会返回 0。

sendto

sendto 是网络编程里用于发送数据报（datagram）的系统调用函数，主要用于 UDP 协议通信。与 TCP 不同，UDP 是无连接的协议，sendto 可以在不建立连接的情况下向指定的目标地址和端口发送数据。

函数原型

#include <sys/socket.h>

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

参数说明

• sockfd ：这是一个整数类型的参数，代表已创建的套接字描述符。该描述符是通过调用 socket 函数得到的，它标识了用于发送数据的套接字。
• buf：是一个指向要发送数据的缓冲区的指针。
• len ：这是一个 size_t 类型的参数，指定了要发送的数据的字节数。
• flags ：此参数是一个整数，用于指定发送数据的方式。一般设为 0 即可，表示使用默认的发送方式。也可以使用一些标志位，例如 MSG_DONTWAIT 实现非阻塞发送。
• dest_addr ：这是一个指向 struct sockaddr 类型的指针，用于指定数据的目标地址和端口信息。对于 IPv4 地址，通常使用 struct sockaddr_in 结构体来填充该信息，并进行强制类型转换。
• addrlen ：这是一个 socklen_t 类型的参数，指定了 dest_addr 所指向的结构体的长度。

返回值

• 若调用成功，sendto 会返回实际发送的字节数。这个值可能小于 len，特别是在非阻塞模式下。
• 若遇到错误，会返回 -1，并设置 errno 来指示具体的错误类型。