SOCKET 基础API

SOCKET 基础API

1.01 创建套接字

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

SOCKET socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

1.02 SOCKADDR_IN 地址结构体

SOCKADDR_IN socket_addr;
memset(&socket_addr, 0x0, sizeof(socket_addr)); //清零

socket_addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(ADDR_ANY);//表示任何的ip过来连接都接受
socket_addr.sin_family = AF_INET;//使用IPV4地址
socket_addr.sin_port = htons(1234);//端口

1.03 绑定套接字与网络地址

用 TCP 进行网络通信，服务器端要经历几个状态，当调用 socket( ) 和 bind( ) 后，
虽然套接字已经建立起来，但是其状态是 CLOSED 即关闭状态。

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

bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&socket_addr, sizeof(socket_addr));

1.04 listen创建套接口并监听申请的连接

backlog 用来描述 sockfd 的等待连接队列能够达到的最大值：
    内核会在自己的进程空间里维护一个队列，这些连接请求就会被放入一个队列中，服务器进程会按照先来后到的顺序去处理这些连接请求，
    这样的一个队列内核不可能让其任意大，所以必须有一个大小的上限，这个 backlog 参数告诉内核使用这个数值作为队列的上限。
    而当一个客户端的连接请求到达并且该队列为满时，客户端可能会收到一个表示连接失败的错误，本次请求会被丢弃不作处理。
	
int listen(int sock, int backlog）; 

对于服务器端来说，套接字已经建立起来，但是其状态是 CLOSED 即关闭状态。要被动打开。
listen(socket_fd, 100);

1.05 accept监听等待连接

accept是一个阻塞函数，会进入到监听状态，等待客户端的连接请求。
当客户与服务器连接（ connect ）并且连接成功（三次握手）后 accept 则返回客户端的套接字。
struct sockaddr *addr 为客户端的 IP 地址、端口信息。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

1.06 客户端连接服务器

连接目的主机（服务器）的指定端口，以便和目的主机 ( 在 access 中等待 ) 进行通信
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr,  socklen_t addrlen);

sockaddr_in svr_addr = {};
svr_addr.sin_family = AF_INET;
svr_addr.sin_port = htons(4567);
svr_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
int ret = connect(_sock, (sockaddr*)&svr_addr, sizeof(sockaddr_in));

1.07 接收数据

参数 flags 可指定一些标志，用于控制如何接收数据，一般设置为 0。

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

1.08 发送数据

通过 flags 指定一些标志，来改变处理传输数据的方式， 一般设置为 0。

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

1.09 inet_pton()与inet_ntop()

将点分文本的IP地址转换为二进制网络字节序的IP地址，而且inet_pton和inet_ntop这2个函数能够处理ipv4和ipv6。

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

struct in_addr addr;
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.222", &addr);
printf("ip addr: 0x%x\n", addr.s_addr);

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

struct in_addr addr;
addr.s_addr = 0xde01a8c0;

char buf[20] = {0};
inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf));
printf("ip addr: %s\n", buf);

1.10 字节序转换htonl、htons、ntohl、ntohs

主机字节序转网络字节序
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
网络字节序转主机字节序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

1.11 close、shutdown关闭套接字

close会将套接字描述符的引用计数减1，如果引用计数仍大于0，则不会引起TCP的四次挥手终止序列。

int close(int fd);

SHUT_RD：关闭读端
SHUT_WR：关闭写端
SHUT_RDWR：同时关闭读写端

int shutdown(int sockfd, int how);

2.01 UDP 发送函数

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

2.02 UDP 接收函数

写一个长度为0的数据报是可行的。在UDP情况下，这会形成一个只包含一个IP首部（对于IPv4通常为20字节，对于IPv6通常为40字节）和一个8字节UDP首部而没有数据的IP数据报。
这也意味着对于数据报协议，recvfrom返回0值是可接受的。
它并不像TCP套接字上read返回0值那样表示对端已关闭连接。
既然UDP是无连接的，因此也就没有诸如关闭一个UDP连接之类的事情。

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

3.01 Windows控制套接字的 I/O 模式

ioctlsocket函数主要是用来设置或取消非阻塞套接字的。
将套接字设置为非阻塞式套接字后，connect、send和recv等函数将变成非阻塞式的，调用后会立即返回，执行的操作结果成功与否，需要通过后续代码去判断。

unsigned long unblock = 1;
int ret = ioctlsocket(tSock, FIONBIO, (unsigned long *)&unblock);

3.02 Linux控制套接字的 I/O 模式

Int setsockopt( int sockfd, int level, int optname, const void* optval, socklen_t optlen);
Int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void* optval, socklen_t optlen);

// 设置发送缓冲区大小
int optVal = 2*1024*1024; // 2MB
setsockopt(tSock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (char *)&optVal, sizeof(optVal));
 
// 设置接收缓冲区大小
int optVal = 2*1024*1024; // 2MB
setsockopt(tSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (char *)&optVal, sizeof(optVal));

// 获取实际发送长度
int sent_bytes;
getsockopt(tSock, IPPROTO_TCP, TCP_INFO, &sent_bytes, sizeof(optVal);

// 设置端口复用
setsockopt(tSock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&buf,1));

4.01 select多路复用

#include <sys/select.h>

struct timeval{
    long tv_sec;    /* 秒 */
    long tv_usec;   /* 微妙 */
};

void FD_ZERO(fd_set *fdset);            // 清除fdset的所有位
void FD_SET(int fd,fd_set *fdset);      // 打开fdset中的fd位
void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);      // 清除fdset中的fd位
int  FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);    // 检查fdset中的fd位是否置位

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

// 定义集合
fd_set fdRead;
fd_set fdWrite;
fd_set fdExp;
// 清理集合
FD_ZERO(&fdRead);
FD_ZERO(&fdWrite);
FD_ZERO(&fdExp);
// 将描述符（socket）加入集合
FD_SET(_sock, &fdRead);
FD_SET(_sock, &fdWrite);
FD_SET(_sock, &fdExp);
SOCKET maxSock = _sock;

// select 函数不设置 timeval 时，select是阻塞的，直到有数据。
// select 函数设置 timeval 时，超时即返回、select是非阻塞的。
timeval t = { 1,0 };
int ret = select(maxSock + 1, &fdRead, &fdWrite, &fdExp, &t);
// 判断描述符（socket）是否在集合中
if (FD_ISSET(_sock, &fdRead)){}

5.01 ioctl()函数简介