Linux socket
linxu套接字头文件:
#include <sys/socket.h>
创建套接字:
int socket(int domain,int type,int protocol);
domain:
AF_INET IPv4
AF_INET6 IPv6
AF_UNIX Unix域
AF_UNSPEC 未指定
type:
SOCK_DGRAM 长度固定，无连接，不可靠传递 默认协议是UDP
SOCK_RAW ip协议的数据报接口
SOCK_SEQPACKET 长度固定，有连接，可靠的传递
SOCK_STREAM 有序，可靠，双向的连接字节流 默认协议是TCP
protocol:
一般为0，表示按给定的域和套接字类型选择默认协议
调用socket和open类似，均可以使用输入/输出文件描述符(但并非所有，例如lseek)，不再使用时候用close关闭
可以使用shutdown禁止套接字上的输入输出
int shutdown(int sockfd,int how);
how:
SHUT_RD 关闭读端，无法从套接字上读取数据
SHUT_WR 关闭写端，无法从套接字上发送数据
SHUT_RDWR 无法读和写
关闭套接字:
close(int sockfd);
字节排序:
字节排序有两种,大端和小端,在32位机器上,大端排序为:n,n+1,n+2,n+3，小端排序为:n+3,n+2,n+1,n，但是不管字节排序如何，数字最高位总是在左边，最小位总是在右边,比如0x04030301,数字最高位必定是4，最低位必定是1
#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostint32); 返回值:网络字节序表示的32位整数
uint16_t htons(uint16_t hostint16); 返回值:网络字节序表示的16位整数
uint32_t ntohl(uint32_t netint32); 返回值:主机字节序表示的32位整数
uint16_t ntohs(uint16_t netint16); 返回值:主机字节序表示的16位整数
记忆方法:
h=host,n=network,l=long(表示4个字节),s=short(表示两个字节);
注意:
有些系统将其定义在<netinet/in.h>
地址格式:
为使不同格式地址能够被传入套接字函数，地址被强制转换成sockaddr表示:
struct sockaddr
{
sa_family_t sa_family;
char sa_data[];
......
};
套接字可以自由添加额外成员并自定义sa_data的大小,在linxu中,被定义为:
struct sockaddr
{
sa_family_t sa_family;
char sa_data[14];
};
FreeBSD:
struct sockaddr
{
unsigned char sa_len;
sa_family_t sa_family;
char sa_data[14];
};
#include <netinet/in.h>
IPv4中(AF_INET)中,套接字地址结构为:
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr; in_addr_t为uint32_t
};
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port; in_port_t为uint16_t
struct in_addr sin_addr;
};
uint32_t和uint16_t定义在<stdint.h>
IPv6(AF_INET6):
struct in6_addr
{
uint8_t s6_addr[16];
};
struct sockaddr_in6
{
sa_family_t sin6_family;
in_port_t sin6_port;
uint32_t sin6_flowinfo;
struct in6_addr sin6_addr;
uint32_t sin6_scope_id;
};
以上为必须定义,可以自由添加额外的字段:
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8]; //扩充字段，必须全部置为0
};
地址格式化:
#include <arpa/inet.h>
const char *inet_ntop(int doman,const void *restrict addr,char *restrict str,socklen_t size); 如果成功，返回地址字符串，否则返回NULL；
将网络字节序的二进制地址转换成文本字符串
size指定网络文本字符串缓冲区大小，INET4_ADDRSTRLEN和INET6定义足够大用来存放文本字符串
int inet_pton(int domain,const char *restrict str,void *rstrict addr); 如果成功返回1，无效返回0，出错返回-1
将文本字符串转换成网络字节序的二进制
如果domain是(AF_INET)IPv4,缓冲区addr有足够大存放32位地址，对于IPv6(AF_INET6),则需要足够大的空间存放128地址
以上两个函数均支持IPv4和IPv6,inet_addr和inet_ntoa仅支持IPv4
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
地址查询:
＃include <netdb.h>
struct hostent *gethostent(void); 成功返回指针，失败NULL
打开数据文件,如果没有打开，会打开它
void sethostent(int stayopen);
如果没有打开，回绕
void endhostend(void);
关闭数据文件
struct hostent
{
char *h_name;
char **h_aliases;
int h_addrtype;
int h_lenght;
char **h_addr_list;
};
注意:返回的地址采用网络字节顺序
还有两个函数gethostbyname,gethostbyaddr,不过被认为是过时的,将会有替代函数
struct netent *getnetbyaddr(uint32_t net,int type);
struct netent *getnetbyname(const char *name);
struct netent *getnetent(void);
三个函数若成功返回指针，失败NULL
void setnetent(int stayopen);
void entnetent(void);
struct netent
{
char *n_name;
char **n_aliases;
int n_addrtype;
uint32_t n_net;
.....
};
按照网络字节返回，n_addrtype是一个地址足常量(例如AF_INET);
可以将协议号采用以下函数映射:
struct protoent *getprotobyname(const char *name);
struct protoent *getprotobynumber(int proto);
struct protoent *getprotoent(void);
void setprotoent(int stayopen);
void endprotoent(void);
struct protoent
{
char *p_name;
char **p_aliases;
int p_proto;
.....
};
getservebyname可以将一个服务名字映射到一个端口号,getservbyport反之,也可以采用getservent顺序扫描服务数据库;
struct servent *getservbyname(const char *name,const char *proto);
struct servent *getservbyport(int port,const char *proto);
struct servent *getservent(void);
void setservent(int stayopen);
void endservent(void);
struct servent
{
char *s_name;
char **s_aliases;
int s_port;
char *s_proto;
.....
};
这几个函数代替gethostbyname和gethostbyaddr
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
int getaddrinfo(const char *restrict host,const char *restrict service,const struct addrinfo *restrict hint,struct addrinfo **restrict res);
成功返回0，出错返回非0
需要提供主机名字，服务名字，或者两者都提供，如果仅仅提供一个名字，另外一个必须使空指针,主机名字可以使一个节点名或者十进制计法表示的主机地址.
void freeaddrinfo(struct addrinfo *ai);
getaddrinfo返回一个addrinfo的链表,用freeaddrinfo释放.
struct addrinfo
{
int ai_flags;
int ai_family;
int ai_socktype;
int ai_protocol;
socklen_t ai_addrlen;
struct sockaddr *ai_addr;
char *ai_canonname;
struct addrinfo *ai_next;
.....
};
ai_flags:
AI_ADDRCONFIG 查询配置的地址类型(IPv4 or IPv6)
AI_ALL 查找IPv4 and IPv6 地址(仅用于AI_V4MAPPED)
AI_CANONNAME 需要一个规范名
AI_NUMERICHOST 数字格式返回主机地址
AI_NUMERICSERV 以端口号返回服务
AI_PASSIVE 套接字地址用于监听绑定
AI_V4MAPPED 如果没有IPv6，返回映射到IPv4的地址
PS:
如果getaddrinfo失败，不能用perror or strerror生成错误消息,替代调用gai_strerror将错误码转换错误消息
const char *gai_strerror(int error);
int getnameinfo(const struct sockaddr *restrict addr,socklen_t alen,char *restrict host,socklen_t hostlen,char *restrict service,socklen_t servlen,unsigned servlen,unsigned int flags);
将地址转换成主机名或者服务名
flags:
NI_DGRAM 服务基于数字报而非流
NI_NAMEREQD 如果找不到主机，作为一个错误对待
NI_NOFQDN 对于本地主机，仅返回完全限定域名的节点名字部分
NI_NUMERICHOST 数字形式返回主机地址
NI_NUMERICSERV 数字形式返回服务地址
代码
//示例代码:
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void print_family(struct addrinfo *aip)
{
printf(" family ");
switch(aip->ai_family)
{
case AF_INET:
printf("inet");
break;
case AF_INET6:
printf("inet6");
break;
case AF_UNIX:
printf("unix");
break;
case AF_UNSPEC:
printf("unspecified");
break;
default:
printf("unknown");
}
}
void print_type(struct addrinfo *aip)
{
printf(" type ");
switch(aip->ai_socktype)
{
case SOCK_STREAM:
printf("stream");
break;
case SOCK_DGRAM:
printf("datagram");
break;
case SOCK_SEQPACKET:
printf("seqpacket");
break;
case SOCK_RAW:
printf("raw");
break;
default:
printf("unknown %d",aip->ai_socktype);
}
}
void print_protocol(struct addrinfo *aip)
{
printf(" protocol ");
switch(aip->ai_protocol)
{
case 0:
printf("default");
break;
case IPPROTO_TCP:
printf("TCP");
break;
case IPPROTO_UDP:
printf("UDP");
break;
case IPPROTO_RAW:
printf("raw");
break;
default:
printf("unknown %d",aip->ai_protocol);
}
}
void print_flags(struct addrinfo *aip)
{
printf(" flags ");
if(aip->ai_flags==0)
{
printf(" 0");
}
else
{
if(aip->ai_flags & AI_PASSIVE)
printf("passive");
if(aip->ai_flags & AI_CANONNAME)
printf(" canon ");
if(aip->ai_flags & AI_NUMERICHOST)
printf(" numhost ");
if(aip->ai_flags & AI_NUMERICSERV)
printf(" numserv");
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
struct addrinfo *ailist,*aip;
struct addrinfo hint;
struct sockaddr_in *sinp;
const char *addr;
int err;
char abuf[INET_ADDRSTRLEN];
if(argc != 3)
{
printf("%s nodename service",argv[0]);
return 1;
}
hint.ai_flags=AI_CANONNAME;
hint.ai_family=0;
hint.ai_socktype=0;
hint.ai_protocol=0;
hint.ai_addrlen=0;
hint.ai_canonname=NULL;
hint.ai_addr=NULL;
hint.ai_next=NULL;
if((err=getaddrinfo(argv[1],argv[2],&hint,&ailist)) !=0)
{
printf("error:%s\n",gai_strerror(err));
return 1;
}
for(aip=ailist;aip != NULL;aip=aip->ai_next)
{
print_flags(aip);
print_family(aip);
print_type(aip);
print_protocol(aip);
printf("\n\thost %s\n",aip->ai_canonname?aip->ai_canonname:"-");
if(aip->ai_family==AF_INET)
{
sinp=(struct sockaddr_in *)aip->ai_addr;
addr=inet_ntop(AF_INET,&sinp->sin_addr,abuf,INET_ADDRSTRLEN);
printf("address %s\n",addr?addr:"unknown");
printf("port %d",ntohs(sinp->sin_port));
}
printf("\n");
}
return 0;
}
