寫這篇文章是為了讓大家對(duì)Linux C Socket Api
了解更加詳細(xì)。
UNIX
環(huán)境高級(jí)編程對(duì) Socket
通信的描述是套接字網(wǎng)絡(luò) IPC
( 進(jìn)程間通信 ) ,可以用于計(jì)算機(jī)間通信也可用于計(jì)算機(jī)內(nèi)通信,管道、消息隊(duì)列、信號(hào)量以及共享內(nèi)存等都是屬于計(jì)算機(jī)內(nèi)通信的情況。
套接字Api詳細(xì)介紹
1.套接字描述符
首先會(huì)先到的是文件描述符,對(duì)Linux
一切皆文件的哲學(xué)又多懂了一點(diǎn)兒點(diǎn)兒。
套接字是通信端點(diǎn)的抽象。與應(yīng)用程序使用文件描述符一樣,訪問套接字需要使用套接字描述符。套接字描述符在UNIX
系統(tǒng)是用文件描述符實(shí)現(xiàn)的。
include <sys/socket.h>
int socket (int domain, int type, int protocal);
返回值:成功返回文件(套接字)描述符,出錯(cuò)返回-1
參數(shù) domain
( 域 ) 確定通信的特性,包括地址格式。各個(gè)域都有自己的格式表示地址,表示各個(gè)域的常數(shù)都以 AF_
開頭,意指地址族 (address family).
參數(shù)type
確定套接字的類型,進(jìn)一步確定通信特征。下圖給出了一些類型,但在實(shí)現(xiàn)中可以自由增加對(duì)其他類型的支持。
參數(shù)protocol
通常是 0 ,表示按給定的域和套接字類型選擇默認(rèn)的協(xié)議。當(dāng)對(duì)同一域和套接字類型支持多個(gè)協(xié)議時(shí),可以使用 proticol
參數(shù)選擇一個(gè)特定協(xié)議。在 A_FINET
通信域中套接字類型 SOCK_STREAM
的默認(rèn)協(xié)議是 TCP
( 傳輸控制協(xié)議 ) ; A_FINET
通信域中套接字類型 SOCK_DGRAM
的默認(rèn)協(xié)議是 UDP
( 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 ) 。
字節(jié)流(SOCK_STREAM
)要求在交換數(shù)據(jù)之前,在本地套接字和遠(yuǎn)程套接字之間建立一個(gè)邏輯聯(lián)系。
Tcp
: 沒有報(bào)文界限,提供的是字節(jié)流服務(wù) 。之前寫過 Qt
傳輸圖片的拆包與解包,原因就是如此吧。
調(diào)用socket
與調(diào)用 open
類型,均可獲得用于輸入、輸出的文件描述符。不用的時(shí)候記得 close
關(guān)閉。
2.尋址
如何確定一個(gè)目標(biāo)通信進(jìn)程?
進(jìn)程的標(biāo)識(shí)有兩個(gè)部分:計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址可以確定網(wǎng)絡(luò)上與之想要通信的計(jì)算機(jī)
服務(wù)可以確定計(jì)算機(jī)上的特定進(jìn)程。
2.1 字節(jié)序
在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)程間通信時(shí),一般無需考慮字節(jié)序。
TCP/IP
協(xié)議棧使用大端字節(jié)序。有關(guān)字節(jié)序大家可自行百度。
Linux
系統(tǒng)是小端字節(jié)序。
2.2 地址格式
地址確定了特定通信域中的套接字端點(diǎn),地址格式與特定的通信域相關(guān)。為使不同格式的地址能夠被傳入到套接字函數(shù),地址被強(qiáng)轉(zhuǎn)換成通用的地址結(jié)構(gòu)sockaddr
表示。
Linux
中,sockaddr_in
定義如下;
struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; in_port_t sin_port; struct in_addr sin_addr; unsigned char sin_zero[8]; };
其中成員sin_zero
為填充字段,必須全部置0. 所以在網(wǎng)上搜到的例子有使用bzero
.
我目前使用的ubuntu
定義如下:
/ Structure describing an Internet socket address. / struct sockaddr_in { __SOCKADDRCOMMON (sin); in_port_t sin_port; / Port number. / struct in_addr sin_addr; / Internet address. /
/* Pad to size of `struct sockaddr'. */
unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
__SOCKADDR_COMMON_SIZE -
sizeof (in_port_t) -
sizeof (struct in_addr)];
};
還有很多關(guān)于地址查詢的函數(shù),這里就不一一列舉了。
3. 將套接字與地址綁定
使用bind
函數(shù)將地址綁定到一個(gè)套接字上。
include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr * addr, socklen_t len);
返回值:成功返回0,出錯(cuò)返回-1
參數(shù)socklen_t
使用sizeof
來計(jì)算就好了。
對(duì)于使用地址的一些限制:
端口號(hào)不能小于1024,除非該進(jìn)程具有相應(yīng)的特權(quán)(即為超級(jí)用戶)。可見規(guī)則總是因人而異,計(jì)算機(jī)也是如此~
對(duì)于因特網(wǎng)域,如果指定IP地址為ADDR_ANY
,套接字端點(diǎn)可以被綁定到所有的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口。
注意: linux
的man
命令可以查看api
的詳細(xì)說明,而且還有例子,也挺不錯(cuò)的。
4. 建立連接
1> connect
如果處理的是面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(SOCK_STREAM
或SOCK_SEQPACKET
),在開始交換數(shù)據(jù)前,需要在請(qǐng)求服務(wù)的進(jìn)程套接字(客戶端)和提供服務(wù)的進(jìn)程套接字(服務(wù)器)之間建立一個(gè)連接。使用connect
.
include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);
返回值:成功返回0,出錯(cuò)返回-1
誒,這個(gè)參數(shù)好熟悉呀,和bind
函數(shù)的參數(shù)一模一樣呀~
當(dāng)client
連接server
時(shí),由于一些原因,連接可能會(huì)失敗??梢允褂弥笖?shù)補(bǔ)償?shù)乃惴ń鉀Q,了解一下即可。
2> listen
server
調(diào)用listen
來宣告可以接受連接請(qǐng)求:
include <sys/socket.h>
Int listen(int sockfd, int backlog);
返回值:成功返回0,出錯(cuò)返回-1
參數(shù)backlog
提供了一個(gè)提示,用于表示該進(jìn)程所要入隊(duì)的連接請(qǐng)求數(shù)量。其值由系統(tǒng)決定,但上限由<sys/socket.h>
中SOMAXCONN
指定。
一旦隊(duì)列滿,系統(tǒng)會(huì)拒絕多余的連接請(qǐng)求。
3> accept
一旦服務(wù)器調(diào)用了listen
,套接字就能接收連接請(qǐng)求。使用函數(shù)accept
獲得連接請(qǐng)求并建立連接。
include <sys/socket.h>
Int accept(int sockfd, struct sockaddr *restrict addr, socklen_t *restrict len);
返回值:成功返回文件(套接字)描述符,出錯(cuò)返回-1
函數(shù)accept
所返回的文件描述符是套接字描述符,該描述符連接到調(diào)用connect
的客戶端。這個(gè)新的套接字描述符和原始套接字(sockfd
)具有相同的套接字類型和地址族。傳給accept
的原始套接字沒有關(guān)聯(lián)到這個(gè)連接,而是繼續(xù)保持可用狀態(tài)并接受其他連接請(qǐng)求。
如果不關(guān)心客戶端標(biāo)識(shí),可以將addr
和len
設(shè)置為NULL
,否則addr
存放的是連接的客戶端的地址。
如果沒有連接請(qǐng)求等待處理,accept
會(huì)阻塞直到有請(qǐng)求到來。另外server
可以使用poll
或select
來等待一個(gè)請(qǐng)求的到來。
5. 數(shù)據(jù)傳輸
既然將套接字端點(diǎn)表示為文件描述符,那么只要建立連接,就可以使用read
和write
來通過套接字通信。read
和write
函數(shù)我?guī)缀醪挥?,了解一下即可?/p>
1> send
include <sys/socket.h>
Int send(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags);
返回值:成功返回發(fā)送的字節(jié)數(shù),出錯(cuò)返回-1
注意:如果send
成功返回,并不一定并表示連接的另一端的進(jìn)程接收數(shù)據(jù)??梢员WC的是數(shù)據(jù)已經(jīng)無誤的發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。
標(biāo)志我一直用的是0
2> recv
include <sys/socket.h>
int recv(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags);
返回值:以字節(jié)計(jì)數(shù)的消息長(zhǎng)度,若無可用消息或?qū)Ψ揭呀?jīng)按序結(jié)束則返回0, 出錯(cuò)返回-1
仍然一直是0
如果想定位發(fā)送者,可以使用recvfrom
來得到數(shù)據(jù)發(fā)送者的源地址。
3> recvfrom
include <sys/socket.h>
int recv(int sockfd, void *restrict buf, size_t len, int flag,
struct sockaddr *restrict addr,
socklen_t *restrict len);
返回值:以字節(jié)計(jì)數(shù)的消息長(zhǎng)度,若無可用消息或?qū)Ψ揭呀?jīng)按序結(jié)束則返回0, 出錯(cuò)返回-1
因?yàn)榭梢垣@得發(fā)送者的地址,recvfrom
通常用于無連接套接字。否則,recvfrom
等同于recv
。
以上就是關(guān)于 Linux C Socket Api
的詳解了,希望對(duì)大家有所幫助,對(duì)Linux
感興趣的同學(xué)可以看一下教程:
Linux教程:http://m.hgci.cn/linux/
Linux微課:http://m.hgci.cn/minicourse/play/linuxcourse
Linux就該這么學(xué):http://m.hgci.cn/linuxprobe/