socket概念

运行在计算机中的两个程序通过socket建立起一个管道，数据在管道中传输，socket把复杂的TCP/IP协议族隐藏了起来，对程序员来说，只要用好socket相关函数，就可以完成网络通信。

socket分类

socket提供了流（stream）和数据报（datagram）两种通信机制，即流socket和数据报socket

流socket基于TCP协议，传输数据不会丢失、重复、顺序错乱，可靠且双向
数据报socket基于UDP协议，不需要建立和维持链接，可能会丢失和错乱。效率高

相关的结构

socket函数
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int socket(int domain, int type, int protocol);
参数：
- domain: 协议族。常用的协议族有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE。在通信中必须采用对应的协议族，AF_INET决定要用ipv4地址（32bit）与端口号（16bit）的组合。
- type: socket类型。常用的类型有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET等。SOCK_STREAM是面向连接的socket，针对于TCP服务；SOCK_DGRAM是无连接的socket，针对于UDP服务
- protocol: 指定协议。常用协议有IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_STCP、IPPROTO_TIPC，分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议
返回值：
- 成功返回一个int型的socket句柄，失败返回-1，错误原因存于 errno 中
注意：
- 一个程序最多可以打开1024个socket（因为linux系统限制一个文件可以打开文件数为1024，ulimit -a命令可以查到）
字节序转换函数
网络字节序由TCP/IP规定，采用大端存储格式；主机字节序跟CPU有关，有大端和小端。所以为了通信需要将主机字节序转为网络字节序。
- htons(): 16位无符号主机转网络
- ntohs(): 16位无符号网络转主机
- htonl(): 32位无符号主机转网络
- ntohl(): 32位无符号网络转主机

sockaddr结构体

struct sockaddr
{
 unsigned short sa_family;   //地址类型，AF_XXX
 char sa_data[14];           //14字节=端口+地址+冗余位
}

sa_data不好操作，所以有了改进版本

struct sockaddr_in
{
 unsigned short sa_family;    //地址类型，AF_XXX
 unsigned short int sin_port; //2字节端口号
 struct in_addr sin_addr;     //4字节地址号
 unsigned char sin_zero[8];   //为了兼容sockaddr留的
}

struct in_addr
{
 unsigned long s_addr;        //4字节地址号
}

bind函数
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int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
参数：
- sockfd: socket句柄
- addr：存放通信端口和地址的结构体
- addrlen： addr结构体长度
返回值：
- 成功返回0，失败返回-1，错误原因存于 errno 中
注意：
- 第二个参数为旧版本sockaddr，使用新版本sockaddr_in的话强转一下就好(struct sockaddr *)sockaddr_in
地址与网络字节序地址互相转换函数
1. inet_aton函数
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  int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
  参数：
  - cp: 字符串型IP地址
  - inp: 网络字节序地址
  返回值：
  - 成功返回非0，地址不正确返回0
2. inet_ntoa函数
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  char *inet_ntoa(struct in_addr *in);
  参数：
  - in: 网络字节序地址
  返回值：
  - 字符串型IP地址
3. gethostbyname函数
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  struct hostent* gethostbyname(const char *name);
  参数：
  - name: 可以是IP地址，可以是域名，可以是主机名
  返回值：
  - hostent: 网络字节序地址

hostent结构体

struct hostent
{
 char *h_name;       //主机名
 char **h_aliases;   //主机所有别名
 int h_addrtype;     //主机ip地址
 int h_length;       //主机ip地址长度
 char **h_addr_list; //主机网络字节序型ip地址
}

#define h_addr h_addr_list[0]

listen函数
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int listen(int sockfd, int backlog);
服务器端对端口开始进行监听，如果有客户端通过connect发起请求，内核将会通过三次握手建立连接，然后将建立好的连接放入：已完成连接队列

sockfd: 服务端socket

backlog: 已完成连接队列最大个数-1

成功返回0，失败返回非0
connect函数
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int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd: 客户端socket

addr: 要连接的服务端信息

addrlen: addr长度

成功返回0，失败返回非0

连接成功或者超时前会阻塞
accept函数
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int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
从已完成连接队列中取出一个socket

sockfd: 服务端的listen socket

addr: 取出的客户端信息

addrlen: addr长度

成功返回一个socket句柄，可用于与该客户端的通信

如果队列为空，则会一直阻塞
send函数
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ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, flags)
发信息函数

sockfd: socket句柄

buf: buffer

len: buf长度

flags: 填0，其他值意义不大

成功返回发送字节数，出错返回-1，错误信息在errno

注意：网络断开或者socket对端关闭，send不会立即报错，要过几秒
recv函数
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ssize_t recv(int sockfd, const void *buf, size_t len, flags)
收信息函数

sockfd: socket句柄

buf: buffer

len: buf最大长度

flags: 填0，其他值意义不大

成功返回已接受字节数，出错返回-1，对端关闭返回0，对端无发送则阻塞等待