Linux下Socket编程Word格式.docx

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protocol通常赋值"

0"

。

Socket（）调用返回一个整型socket描述符，你可以在后面的调用使用它。

　　Socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。

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执行体为你管理描述符表。

　　两个网络程序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的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用

bind函数来配置本地信息。

Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联，随后你就可以在该端口监听服务请求。

Bind函数原型为：

　　intbind（intsockfd,structsockaddr*my_addr,intaddrlen）;

　　Sockfd是调用socket函数返回的socket描述符,my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针；

addrlen常被设置为sizeof（structsockaddr）。

　　structsockaddr结构类型是用来保存socket信息的：

　　structsockaddr{

　　unsignedshortsa_family;

/*地址族，AF_xxx*/

charsa_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。

　　另外还有一种结构类型：

　　structsockaddr_in{

　　shortintsin_family;

/*地址族*/

　　unsignedshortintsin_port;

/*端口号*/

　　structin_addrsin_addr;

/*IP地址*/

　　unsignedcharsin_zero[8];

/*填充0以保持与structsockaddr同样大小*/

　　};

　这个结构更方便使用。

sin_zero用来将sockaddr_in结构填充到与struct

sockaddr同样的长度，可以用bzero（）或memset（）函数将其置为零。

指向sockaddr_in

的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换，这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时，你可以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；

或者相反。

　　使用bind函数时，可以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，函数会自动为你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则不需要转换。

　　计算机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，你可以选择大于1024中的任何一个没有被占用的端口号。

连接建立

　　面向连接的客户程序使用Connect函数来配置socket并与远端服务器建立一个TCP连接，其函数原型为：

　　intconnect（intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen）;

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，并且设置errno为相应的错误码。

进行客户端程序设计无须调用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与服务器建立连接并不需要关心，socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口，并通知你的程序数据什么时候到

打断口。

　　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序使用socket时才需要将此socket与远端主机相连。

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，它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，直到程序处理它们。

　　intlisten（intsockfd，intbacklog）;

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（）它们（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。

如果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。

　　intaccept（intsockfd,void*addr,int*addrlen）;

sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是一个指向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（structsockaddr_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函数监视的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仍可以继续在以前的socket上监听，同时可以在新的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：

　　intsend（intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags）;

Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符；

msg是一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，可能会少于你希望发送的数据。

在程序中应该将send（）的返回值与欲发送的字节数进行比较。

当send（）返回值与len不匹配时，应该对这种情况进行处理。

char*msg="

Hello!

"

;

intlen,bytes_sent;

……

len=strlen（msg）;

bytes_sent=send（sockfd,msg,len,0）;

　　recv（）函数原型为：

　　intrecv（intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags）;

　　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并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址。

sendto（）函数原型为：

　　intsendto（intsockfd,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,conststructsockaddr*to,inttolen）;

　　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（structsockaddr）。

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：

　　intrecvfrom（intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags,structsockaddr*from,int*fromlen）;

　from是一个structsockaddr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。

如果你对数据报socket调用了connect（）函数时，你也可以利用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

　　当所有的数据操作结束以后，你可以调用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）;

　　你也可以调用shutdown（）函数来关闭该socket。

该函数允许你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。

如你可以关闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据，直至读入所有数据。

　　intshutdown（intsockfd,inthow）;

　　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。

Socket编程实例

　　代码实例中的服务器通过socket连接向客户端发送字符串"

Hello,youareconnected!

只要在服务器上运行该服务器软件，在客户端运行客户软件，客户端就会收到该字符串。

　　该服务器软件代码如下：

#include

#defineSERVPORT3333/*服务器监听端口号*/

#defineBACKLOG10/*最大同时连接请求数*/

main（）

{

　intsockfd,client_fd;

/*sock_fd：

监听socket；

client_fd：

数据传输socket*/

　structsockaddr_inmy_addr;

/*本机地址信息*/

　structsockaddr_inremote_addr;

/*客户端地址信息*/

　if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）{

　　perror（"

socket创建出错！

）;

exit

（1）;

　}

　my_addr.sin_family=AF_INET;

　my_addr.sin_port=htons（SERVPORT）;

　my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

　bzero（&

（my_addr.sin_zero）,8）;

　if（bind（sockfd,（structsockaddr*）&

my_addr,sizeof（structsockaddr））==-1）{

　　perror（"

bind出错！

　　exit

（1）;

　if（listen（sockfd,BACKLOG）==-1）{

listen出错！

　while

（1）{

　　sin_size=sizeof（structsockaddr_in）;

　　if（（client_fd=accept（sockfd,（structsockaddr*）&

remote_addr,&

sin_size））==-1）{

　　　perror（"

accept出错"

　　　continue;

　　}

　　printf（"

receivedaconnectionfrom%s\n"

inet_ntoa（remote_addr.sin_addr））;

　　if（!

fork（））{/*子进程代码段*/

　　　if（send（client_fd,"

\n"

26,0）==-1）

　　　perror（"

send出错！

　　　close（client_fd）;

　　　exit（0）;

　　close（client_fd）;

　　}

}

　服务器的工作流程是这样的：

首先调用socket函数创建一个Socket，然后调用bind函数将其与本机地址以及一个本地端口号绑定，然后调用

listen在相应的socket上监听，当accpet接收到一个连接服务请求时，将生成一个新的socket。

服务器显示该客户机的IP地址，并通过

新的socket向客户端发送字符串"

Hello，youareconnected!

最后关闭该socket。

　　代码实例中的fork（）函数生成一个子进程来处理数据传输部分，fork（）语句对于子进程返回的值为0。

所以包含fork函数的if语句是子进程代码部分，它与if语句后面的父进程代码部分是并发执行的。

客户端程序代码如下：

#include

#defineSERVPORT3333

#defineMAXDATASIZE100/*每次最大数据传输量*/

main（intargc,char*argv[]）{

　intsockfd,recvbytes;

　charbuf[MAXDATASIZE];

　structhostent*host;

　structsockaddr_inserv_addr;

　if（argch_addr）;

（serv_addr.sin_zero）,8）;

　if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&

serv_addr,\

　　sizeof（structsockaddr））==-1）{

perror（"

connect出错！

exit

（1）;

　if（（recvbytes=recv（sockfd,buf,MAXDATASIZE,0））==-1）{

recv出错！

　buf[recvbytes]='

\0'

　printf（"

Received:

%s"

buf）;

　close（sockfd）;

　　客户端程序首先通过服务器域名获得服务器的IP地址，然后创建一个socket，调用connect函数与服务器建立连接，连接成功之后接收从服务器发送过来的数据，最后关闭socket。

　　函数gethostbyname（）是完成域名转换的。

由于IP地址难以记忆和读写，所以为了方便，人们常常用域名来表示主机，这就需要进行域名和IP地址的转换。

函数原型为：

　　structhostent*gethostbyname（constchar*name）;

　　函数返回为hosten的结构类型，它的定义如下：

　　structhostent{

　char*h_name;

/*主机的官方域名*/

　　char**h_aliases;

/*一个以NULL结尾的主机别名数组*/

　　inth_addrtype;

/*返回的地址类型，在Internet环境下为AF-INET*/

　　inth_length;

/*地址的字节长度*/

　　char**h_addr_list;

/*一个以0结尾的数组，包含该主机的所有地址*/

　　#defineh_addrh_addr_list[0]/*在h-addr-list中的第一个地址*/

　　当gethostname（）调用成功时，返回指向structhosten的指针，当调用失败时返回-1。

当调用gethostbyname时，你不能使用perror（）函数来输出错误信息，而应该使用herror（）函数来输出。

　　无连接的客户/服务器程序的在原理上和连接的客户/服务器是一样的，两者的区别在于无连接的客户/服务器中的客户一般不需要建立连接，而且在发送接收数据时，需要指定远端机的地址。

阻塞和非阻塞

　阻塞函数在完成其指定的任务以前不允许程序调用另一个函数。

例如，程序执行一个读数据的函数调用时，在此函数完成读操作以前将不会执行下一程序语句。

当

服务器运行到accept语句时，而没有客户连接服务请求到来，服务器就会停止在accept语句上等待连接服务请求的到来。

这种情况称为阻塞

（blocking）。

而非阻塞操作则可以立即完成。

比如，如果你希望服务器仅仅注意检查是否有客户在等待连接，有就接受连接，否则就继续做其他事情，则

可以通过将Socket设置为非阻塞方式来实现。

非阻塞socket在没有客户在等待时就使accept调用立即返回。

　　#include

　　……

sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;

fcntl（sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK）；

　通过设置socket为非阻塞方式，可以实现"

轮询"

若干Socket。

当企图从一个没有数据等待处理的非阻塞Socket读入数据时，函数将立即返

回，返回值为-1，并置errno值为EWOULDBLOCK。

但是这种"

会使CPU处于忙等待方式，从而降低性能，浪费系统资源。

而调用

select（）会有效地解决这个问题，它允许你把进程本身挂起来，而同时使系统内核监听所要求的一组文件描述符的任何活动，只要确认在任何被监控的文件

描述符上出现活动，select（）调用将返回指示该文件描述符已准备好的信息，从而实现了为进程选出随机的变化，而不必由进程本身对输入进行测试而浪费

CPU开销。

Select函数原型为:

intselect（intnumfds,fd_set*readfds,fd_set*writefds，

fd_set*exceptfds,structtimeval*timeout）;

　其中r