C 网络编程 socket

1.socket

2 bind

#include <winsock.h>

int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name,

int namelen);

s：标识一未捆绑套接口的描述字。

name：赋予套接口的地址。sockaddr结构定义如下：

struct sockaddr{

u_short sa_family;

char sa_data[14];

};

namelen：name名字的长度。

在linux 环境下为：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

返回：成功返回0，失败返回-1.

参数列表中，sockfd 表示已经建立的socket编号（描述符）；

my_addr 是一个指向sockaddr结构体类型的指针；

参数addrlen表示my_addr结构的长度，可以用sizeof函数获得。

sendto

int sendto ( socket s , const void * msg, int len, unsigned int flags, conststruct sockaddr * to ,
int tolen ) ;

sendto() 用来将数据由指定的socket传给对方主机。参数s为已建好连线的socket,如果利用UDP协议则不需经过连线操作。参数msg指向欲连线的数据内容，参数flags 一般设0，详细描述请参考send()。参数to用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr请参考bind()。参数tolen为sockaddr的结构长度。成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回－1，错误原因存于errno 中。
3.listen

listen

listen在套接字函数中表示让一个套接字处于监听到来的连接请求的状态

头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数声明:  int listen(SOCKET sockfd, int backlog)[1];

功能：listen函数使用主动连接套接字变为被连接套接口，使得一个进程可以接受其它进程的请求，从而成为一个服务器进程。在TCP服务器编程中listen函数把进程变为一个服务器，并指定相应的套接字变为被动连接。

listen函数一般在调用bind之后-调用accept之前调用。

参数：

sockfd      一个已绑定未被连接的套接字描述符

backlog    连接请求队列(queue of pending connections)

的最大长度（一般由2到4）。用SOMAXCONN则由

系统确定。

返回值：

无错误，返回0，

否则，返回SOCKET ERROR，可以调用函数WSAGetLastError取得错误代码。

说明：

(1) 执行listen 之后套接字进入被动模式。

(2) 队列满了以后，将拒绝新的连接请求。客户端将出现连接D 错误WSAECONNREFUSED。

(3)  在正在listen的套接字上执行listen不起作用。

例子：

if (listen(sock,5) == SOCKET_ERROR )

printf("error listening on socket\n");

4.accept

#include <sys/socket.h>

原型

SOCKET PASCAL FAR accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr,int FAR* addrlen);

参数

s：套接口描述字，该套接口在listen()后监听连接。

addr：（可选）指针，指向一缓冲区，其中接收为通讯层所知的连接实体的地址。Addr参数的实际格式由套接口创建时所产生的地址族确定。

addrlen：（可选）指针，输入参数，配合addr一起使用，指向存有addr地址长度的整型数。

返回值

成功返回一个新的套接字描述符，失败返回-1。

recvfrom

int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags,struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen);

s：标识一个已连接套接口的描述字。

buf：接收数据缓冲区。

len：缓冲区长度。

flags：调用操作方式。

from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。

fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。
对于SOCK_STREAM类型套接口，忽略from和fromlen参数。

对于数据报类套接口，队列中第一个数据报中的数据被解包，但最多不超过缓冲区的大小。如果数据报大于缓冲区，那么缓冲区中只有数据报的前面部分，其他的数据都丢失了，并且recvfrom()函数返回WSAEMSGSIZE错误。若from非零，且套接口为SOCK_DGRAM类型，则发送数据源的地址被复制到相应的sockaddr结构中。fromlen所指向的值初始化时为这个结构的大小，当调用返回时按实际地址所占的空间进行修改。

AF 表示ADDRESS FAMILY 地址族            PF 表示PROTOCOL FAMILY 协议族   但这两个宏定义是一样的 　　所以使用哪个都没有关系 

Winsock2.h中 

#define AF_INET 0 

#define PF_INET AF_INET 

所以在windows中AF_INET与PF_INET完全一样 

而在Unix/Linux系统中，在不同的版本中这两者有微小差别 

对于BSD,是AF,对于POSIX是PF 

UNIX系统支持AF_INET，AF_UNIX，AF_NS等，而DOS,Windows中仅支持AF_INET，它是网际网区域。 

 Socket描述符是个指向内部数据结构的指针，他指向描述符表入口。调用Socket函数时，socket执行体将建立一个Socket，实际上"建立一个Socket"意味着为一个Socket数据结构分配存储空间。Socket执行体为您管理描述符表。
　　两个网络程式之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket数据结构中包含这五种信息。
Socket配置
通过socket调用返回一个socket描述符后，在使用socket进行网络传输以前，必须配置该socket。面向连接的socket客户端通过调用Connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息。无连接socket的客户端和服务端连同面向连接socket的服务端通过调用 bind函数来配置本地信息。
Bind函数将socket和本机上的一个端口相关联，随后您就能够在该端口监听服务请求。Bind函数原型为：
 int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);
 Sockfd是调用socket函数返回的socket描述符,my_addr是个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针；addrlen常被配置为sizeof(struct
sockaddr)。
 struct sockaddr结构类型是用来保存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，代表Internet（TCP/IP）地址族；sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。
 另外更有一种结构类型：
 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 以保持和struct
sockaddr同样大小 */
 };
这个结构更方便使用。sin_zero用来将sockaddr_in结构填充到和struct
sockaddr同样的长度，能够用bzero()或memset()函数将其置为零。指向sockaddr_in 的指针和指向sockaddr的指针能够相互转换，这意味着假如一个函数所需参数类型是sockaddr时，您能够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；或相反。
　　使用bind函数时，能够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，函数会自动为您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。
注意在使用bind函数是需要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节优先顺序；而sin_addr则无需转换。
　　电脑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，否则就会出现数据不一致。
 下面是几个字节顺序转换函数：

·htonl()：把32位值从主机字节序转换成网络字节序

·htons()：把16位值从主机字节序转换成网络字节序

·ntohl()：把32位值从网络字节序转换成主机字节序

·ntohs()：把16位值从网络字节序转换成主机字节序
 Bind()函数在成功被调用时返回0；出现错误时返回"-1"并将errno置为相应的错误号。需要注意的是，在调用bind函数时一般不要将端口号置为小于1024的值，因为1到1024是保留端口号，您能够选择大于1024中的任何一个没有被占用的端口号。
连接建立
　　面向连接的客户程式使用Connect函数来配置socket并和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socket函数返回的socket描述符；serv_addr是包含远端主机IP地址和端口号的指针；addrlen是远端地质结构的长度。 Connect函数在出现错误时返回-1，并且配置errno为相应的错误码。进行客户端程式设计无须调用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和服务器建立连接并无需关心，socket执行体为您的程式自动选择一个未被占用的端口，并通知您的程式数据什么时候到达端口。
 Connect函数启动和远端主机的直接连接。只有面向连接的客户程式使用socket时才需要将此socket和远端主机相连。无连接协议从不建立直接连接。面向连接的服务器也从不启动一个连接，他只是被动的在协议端口监听客户的请求。
 Listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该socket建立一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中，直到程式处理他们。
 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()他们（参考下文）。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。假如一个服务请求到来时，输入队列已满，该socket将拒绝连接请求，客户将收到一个出错信息。
当出现错误时listen函数返回-1，并置相应的errno错误码。
 accept()函数让服务器接收客户的连接请求。在建立好输入队列后，服务器就调用accept函数，然后睡眠并等待客户的连接请求。
 int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);

sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是个指向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。出现错误时accept函数返回-1并置相应的errno值。
　　首先，当accept函数监控的 socket收到连接请求时，socket执行体将建立一个新的socket，执行体将这个新socket和请求连接进程的地址联系起来，收到服务请求的初始socket仍能够继续在以前的 socket上监听，同时能够在新的socket描述符上进行数据传输操作。
数据传输
 Send()和recv()这两个函数用于面向连接的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是您想用来传输数据的socket描述符；msg是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）。
 Send()函数返回实际上发送出的字节数，可能会少于您希望发送的数据。在程式中应该将send()的返回值和欲发送的字节数进行比较。当send()返回值和len不匹配时，应该对这种情况进行处理。

char *msg = "Hello!";

int len, bytes_sent;

……

len = strlen(msg);

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

……
 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，当出现错误时，返回-1并置相应的errno值。

Sendto()和recvfrom()用于在无连接的数据报socket方式下进行数据传输。由于本地socket并没有和远端机器建立连接，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。
假如您对数据报socket调用了connect()函数时，您也能够利用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。
结束传输
　　当任何的数据操作结束以后，您能够调用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);
　　您也能够调用shutdown()函数来关闭该socket。该函数允许您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。如您能够关闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入任何数据。
 int shutdown(int sockfd,int how);
 Sockfd是需要关闭的socket的描述符。参数 how允许为shutdown操作选择以下几种方式：
 ·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。