Linux socket网络编程

news2025/1/10 21:20:56

一、主机字节序列和网络字节序列

主机字节序列分为大端字节序列和小端字节序列，不同的主机采用的字节序列可能不同。大端字节序列是指一个整数的高位字节存储在内存的低地址处，低位字节存储在内存的高地址处。小端字节序列是指整数的高位字节存储在内存的高地址处，低位字节存储在内存的低地址处。在两台使用不同字节序列的主机之间传递数据时，可能会出现冲突。所以，在将数据发送到网络时规定整型数据使用大端字节序列，所以也把大端字节序列称为网络字节序列。对方接收到数据后，可以根据自己的字节序列转换。

Linux系统提供如下4个函数来完成主机字节序列和网络字节序列的转换：

在这里插入图片描述

二、套接字的地址结构

1.通用socket地址结构

socket网络编程接口中表示socket地址的是结构体sockaddr，定义如下：

#include<bits/socket.h>

struct sockaddr
{
	sa_famliy_t sa_family;
	char sa_data[14];
}

sa_family成员是地址族（sa_famliy_t）类型的变量。地址族类型通常与协议族类型对应。常见的协议族和对应的地址族如下图所示：

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2.专用socket地址结构

TCP/IP协议族有sockaddr_in和sockaddr_in6两个专用的socket地址结构，它们分别用于IPV4和IPV6，一般使用sockaddr_in：

结构体sockaddr_in它用来处理网络通信的地址，是internet环境下套接字的地址形式。
所以在网络编程中我们会对sockaddr_in结构体进行操作，使用sockaddr_in来建立所需的信息，最后使用类型转化就可以了。sockaddr_in用于socket定义和赋值。

struct sockaddr_in
{
	sa_family_t sin_family;//地址族  AF_INET  
	u_int16_t sin_port;//端口号，需要用网络字节序表示
	struct in_addr sin_addr;//IPV4地址结构体
}

该结构体中提到的另一个结构体 in_addr 的定义如下：

struct in_sddr
{
	u_int32_t s_addr;//以网络字节序列表示IPV4地址
}

它用来表示一个32位的IPv4地址。
in_addr_t 一般为 32位的unsigned int，其字节顺序为网络顺序，即该无符号整数采用大端字节序。

3.IP地址转换函数

通常，人们习惯用点分十进制字符串表示IPV4地址，但编程中我们需要先把它们转化为整数方能使用，下面函数可用于点分十进制字符串表示的IPV4地址和网络字节序整数表示的IPV4地址之间的转换：

在这里插入图片描述

三、网络编程接口

1.socket()创建套接字

在这里插入图片描述

参数解释：

第一个参数domain：设置套接字的协议簇， AF_UNIX AF_INET AF_INET6。
第二个参数type：设置套接字的服务类型，SOCK_STREAM（流式套接字）、SOCK_DGRAM（数据报格式套接字）。
第三个参数protocol：一般设置为0，表示使用默认协议
返回值：创建成功返回套接字的文件描述符，失败返回-1 。

2.bind()服务端把用于通信的地址和端口绑定到 socket 上

参数解释：

第一个参数sockfd：套接字文件描述符，即代表socket函数创建的套接字文件。
第二个参数addr：指向一个struct sockaddr类型的结构体变量，此结构体成员用于设置要绑定的ip和端口。
struct sockaddr结构体如下：

struct sockaddr {
               sa_family_t sa_family;//指定协议族
               char        sa_data[14];//字符数组，存放ip和端口
           }

由于一般在定义套接字地址的时候用的是struct sockaddr_in类型的结构体变量，所以在这个参数中要把struct sockaddr_in类型的结构体变量强转为struct sockaddr类型的结构体变量。原因是：struct sockaddr_in结构体的成员中设置ip和端口的变量是分开的，所以在定义的时候设置方便，但是bind函数要求的是struct sockaddr类型的结构体变量，所以使用struct sockaddr_in设置套接字地址以后要将其强制转化为struct sockaddr类型，然后通过这个参数传值给bind函数。

第三个参数addrlen：第二个参数所指向的结构体变量的大小，即socket地址的长度。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

3.listen()创建一个监听队列以存储待处理的客户连接

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参数解释：

第一个参数sockfd：被监听的socket套接字。
第二个参数backlog：表示处于完全连接状态的socket的上限。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

4.accept()从listen监听队列中接收一个连接

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参数解释：

第一个参数sockfd：是执行过listen系统调用的监听socket 。
第二个参数addr：参数用来获取被接受连接的远端socket地址。
第三个参数addrlen：指定该socket地址的长度。
返回值：成功返回一个新的连接socket，该socket唯一地标识了被接收的这个连接，失败返回-1 。