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news 2025/7/9 1:16:07

美國人做的古文字網(wǎng)站,亞馬遜免費的關(guān)鍵詞工具,成都網(wǎng)站seo排名,擁有自己的網(wǎng)站1.概念在Linux中，套接字（socket）是一種通信機(jī)制，用于實現(xiàn)不同進(jìn)程之間或同一主機(jī)上的不同線程之間的數(shù)據(jù)交換。它是網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)，允許應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，也可以在同一臺機(jī)器上的不同進(jìn)程間進(jìn)行通…

1.概念

????????在Linux中，套接字（socket）是一種通信機(jī)制，用于實現(xiàn)不同進(jìn)程之間或同一主機(jī)上的不同線程之間的數(shù)據(jù)交換。它是網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)，允許應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，也可以在同一臺機(jī)器上的不同進(jìn)程間進(jìn)行通信。

????????套接字的概念起源于BSD（Berkeley Software Distribution）操作系統(tǒng)，是由BSD UNIX提出并實現(xiàn)的。后來，套接字成為了Unix-like系統(tǒng)（包括Linux）中網(wǎng)絡(luò)編程的標(biāo)準(zhǔn)接口。在早期的Unix系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信主要通過管道和命名管道（FIFO）實現(xiàn)，這些機(jī)制只適用于本地進(jìn)程通信。為了能夠在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行進(jìn)程間通信，套接字作為一種通用的解決方案被引入，并且得到了廣泛的應(yīng)用。

????????套接字可以被視為一種文件描述符，它允許進(jìn)程通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在Linux中，套接字可以基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如TCP/IP、UDP）或本地通信協(xié)議（如UNIX域套接字）工作。它提供了一種統(tǒng)一的接口，使得應(yīng)用程序可以通過不同的傳輸層協(xié)議來進(jìn)行通信，而無需關(guān)心底層網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)。

套接字類型

在Linux中，套接字可以根據(jù)其類型和地址族的不同而分為多種類型，主要包括：

流套接字（Stream Socket）：基于TCP協(xié)議，提供面向連接的可靠數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸順序不會變化，適合需要可靠傳輸?shù)膽?yīng)用。
數(shù)據(jù)報套接字（Datagram Socket）：基于UDP協(xié)議，提供不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，傳輸速度快，但無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞蚝涂煽啃?#xff0c;適合對傳輸效率要求較高的應(yīng)用。
原始套接字（Raw Socket）：允許應(yīng)用程序直接訪問網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如IP層，用于實現(xiàn)自定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包分析等特殊用途。
UNIX域套接字（Unix Domain Socket）：用于在同一臺主機(jī)上的進(jìn)程間通信，不涉及網(wǎng)絡(luò)通信，提供了一種高效的本地通信機(jī)制。

2.字節(jié)序

????????字節(jié)序（Byte Order）是指多字節(jié)數(shù)據(jù)在存儲器中的存放順序。由于計算機(jī)內(nèi)存和存儲器是以字節(jié)為最小單位進(jìn)行尋址的，多字節(jié)數(shù)據(jù)（比如16位、32位、64位整數(shù)）在存儲器中占據(jù)連續(xù)的字節(jié)空間。字節(jié)序定義了這些字節(jié)在存儲器中的排列順序。對于單字符來說是沒有字節(jié)序問題的，字符串是單字符的集合，因此字符串也沒有字節(jié)序問題。

大端字節(jié)序（Big Endian）

在大端字節(jié)序中，數(shù)據(jù)的高字節(jié)（Most Significant Byte，MSB）存儲在低地址，低字節(jié)（Least Significant Byte，LSB）存儲在高地址。這種方式類似于把一個多字節(jié)整數(shù)的數(shù)字本身按照從高位到低位的順序存放在內(nèi)存中。

小端字節(jié)序（Little Endian）

在小端字節(jié)序中，數(shù)據(jù)的低字節(jié)（LSB）存儲在低地址，高字節(jié)（MSB）存儲在高地址。這種方式將一個多字節(jié)整數(shù)的最低有效字節(jié)放在最低地址處。

// 有一個16進(jìn)制的數(shù), 有32位 (int): 0xab5c01ff
// 字節(jié)序, 最小的單位: char 字節(jié), int 有4個字節(jié), 需要將其拆分為4份
// 一個字節(jié) unsigned char, 最大值是 255(十進(jìn)制) ==> ff(16進(jìn)制) 內(nèi)存低地址位                內(nèi)存的高地址位
--------------------------------------------------------------------------->
小端:         0xff        0x01        0x5c        0xab
大端:         0xab        0x5c        0x01        0xff

網(wǎng)絡(luò)通信：
大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如TCP/IP、HTTP）規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸時采用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，即大端字節(jié)序。這是因為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要確保通信雙方能夠統(tǒng)一數(shù)據(jù)的解析方式，避免因字節(jié)序問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)解析錯誤。
在網(wǎng)絡(luò)中，通常使用的是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序（大端字節(jié)序），因此，如果要與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，尤其是對于傳輸整數(shù)等多字節(jié)數(shù)據(jù)時，使用大端字節(jié)序能夠簡化數(shù)據(jù)的處理和解析。

個人計算機(jī)：
- 大多數(shù)個人計算機(jī)（如x86架構(gòu)）采用小端字節(jié)序。因此，在開發(fā)和編寫面向這些平臺的應(yīng)用程序時，通常會使用小端字節(jié)序。
- Windows、Linux（x86、x86-64架構(gòu)）、以及大部分現(xiàn)代桌面和移動設(shè)備的處理器都是小端字節(jié)序。
內(nèi)存訪問優(yōu)化：
- 小端字節(jié)序在訪問多字節(jié)數(shù)據(jù)時有時可以更加高效。例如，訪問一個32位整數(shù)的低位字節(jié)時可以直接通過該整數(shù)的地址加1來獲取，而不需要進(jìn)行字節(jié)順序的轉(zhuǎn)換。

3.IP地址轉(zhuǎn)換

雖然IP地址本質(zhì)是一個整形數(shù)，但是在使用的過程中都是通過一個字符串來描述，下面的函數(shù)描述了如何將一個字符串類型的IP地址進(jìn)行大小端轉(zhuǎn)換：

3.1?`inet_pton` 函數(shù)

#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
功能：將點分十進(jìn)制字符串形式的IP地址轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的二進(jìn)制IP地址表示。
參數(shù)：
af：地址族（Address Family），可以是 AF_INET 表示IPv4，或 AF_INET6 表示IPv6。
src：待轉(zhuǎn)換的點分十進(jìn)制字符串形式的IP地址。
dst：指向存放轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制IP地址的內(nèi)存空間的指針。
返回值：
如果轉(zhuǎn)換成功，返回1（IPv4）或者1（IPv6）。
如果傳入的字符串不是合法的IP地址，返回0。
如果發(fā)生錯誤，返回-1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
dst 參數(shù)應(yīng)該足夠大來容納轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制IP地址。
在使用前需要確保正確設(shè)置 af 參數(shù)，以指明是處理IPv4還是IPv6地址。
函數(shù)會自動識別并轉(zhuǎn)換點分十進(jìn)制的IPv4地址和IPv6的十六進(jìn)制地址。

3.2?`inet_ntop` 函數(shù)

#include <arpa/inet.h>
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
功能：將網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的二進(jìn)制IP地址表示轉(zhuǎn)換為點分十進(jìn)制字符串形式的IP地址。
參數(shù)：
af：地址族（Address Family），可以是 AF_INET 表示IPv4，或 AF_INET6 表示IPv6。
src：指向存放二進(jìn)制IP地址的內(nèi)存空間的指針。
dst：用于存放轉(zhuǎn)換后的點分十進(jìn)制字符串形式IP地址的緩沖區(qū)。
size：緩沖區(qū) dst 的大小，一般建議使用 INET_ADDRSTRLEN（IPv4地址的最大長度）或 INET6_ADDRSTRLEN（IPv6地址的最大長度）。
返回值：
如果轉(zhuǎn)換成功，返回指向 dst 的指針，即轉(zhuǎn)換后的點分十進(jìn)制字符串形式IP地址。
如果發(fā)生錯誤，返回 NULL，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
dst 緩沖區(qū)應(yīng)足夠大以容納轉(zhuǎn)換后的IP地址字符串。
函數(shù)根據(jù) af 參數(shù)的值自動識別并轉(zhuǎn)換二進(jìn)制IP地址表示。
在使用前要確保 src 指向的內(nèi)存區(qū)域大小足夠。

示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>int main() {char ip4_str[] = "192.168.1.1";char ip6_str[] = "2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334";struct in_addr ip4_addr;struct in6_addr ip6_addr;char ip_str[INET6_ADDRSTRLEN];// 將IPv4字符串轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式if (inet_pton(AF_INET, ip4_str, &ip4_addr) <= 0) {perror("inet_pton");return 1;}// 將二進(jìn)制IPv4地址轉(zhuǎn)換為字符串格式const char *ip4_str_converted = inet_ntop(AF_INET, &ip4_addr, ip_str, INET_ADDRSTRLEN);if (ip4_str_converted == NULL) {perror("inet_ntop");return 1;}printf("IPv4地址: %s\n", ip4_str_converted);// 將IPv6字符串轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式if (inet_pton(AF_INET6, ip6_str, &ip6_addr) <= 0) {perror("inet_pton");return 1;}// 將二進(jìn)制IPv6地址轉(zhuǎn)換為字符串格式const char *ip6_str_converted = inet_ntop(AF_INET6, &ip6_addr, ip_str, INET6_ADDRSTRLEN);if (ip6_str_converted == NULL) {perror("inet_ntop");return 1;}printf("IPv6地址: %s\n", ip6_str_converted);return 0;
}

4.socket套接字

4.1相關(guān)操作函數(shù)

4.1.1?`socket` 函數(shù)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：創(chuàng)建一個新的套接字。
參數(shù)：
domain：指定協(xié)議族，常見的有 AF_INET（IPv4）和 AF_INET6（IPv6），還有其他如 AF_UNIX（Unix域），AF_LOCAL（本地通信）等。
type：指定套接字類型，如 SOCK_STREAM（流式套接字，用于TCP），SOCK_DGRAM（數(shù)據(jù)報套接字，用于UDP），SOCK_RAW（原始套接字）等。
protocol：指定具體的協(xié)議，通常設(shè)為0以選擇默認(rèn)協(xié)議。
返回值：
如果成功，返回一個非負(fù)的套接字描述符，用于后續(xù)的套接字操作。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
創(chuàng)建套接字時，需要確保傳入正確的 domain、type 和 protocol 參數(shù)。
套接字描述符是一個整數(shù)，用于唯一標(biāo)識一個套接字，應(yīng)該小心管理，防止資源泄露。
在使用完套接字后，應(yīng)該通過 close 函數(shù)關(guān)閉套接字，釋放相關(guān)資源。

4.1.2?`bind` 函數(shù)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：將一個本地地址（IP地址和端口號）分配給一個套接字。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符，由 socket 函數(shù)返回。
addr：指向包含要綁定到套接字的地址信息的結(jié)構(gòu)體指針，通常是 struct sockaddr 結(jié)構(gòu)體。
addrlen：addr 結(jié)構(gòu)體的長度。
返回值：
如果成功，返回 0。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
在使用 bind 函數(shù)前，確保套接字已經(jīng)創(chuàng)建成功，并且填充了正確的地址信息到 addr 結(jié)構(gòu)體中。
只有未被占用的地址才能成功綁定，否則會返回錯誤。
需要特別注意端口號的使用，避免與系統(tǒng)中已有的服務(wù)沖突。

4.1.3 struct sockaddr結(jié)構(gòu)體

struct sockaddr 是用于存儲各種套接字地址的通用結(jié)構(gòu)體，在網(wǎng)絡(luò)編程中廣泛使用。它的設(shè)計靈活，可以適應(yīng)不同協(xié)議族（如IPv4、IPv6、Unix域等）的地址表示。在寫數(shù)據(jù)的時候不好用。struct sockaddr 的定義通常在 <sys/socket.h> 頭文件中，是一個通用的套接字地址結(jié)構(gòu)體。

struct sockaddr {sa_family_t sa_family;      // 地址族（Address Family）char        sa_data[14];    // 地址數(shù)據(jù)（包括IP地址和端口號）端口(2字節(jié)) + IP地址(4字節(jié)) + 填充(8字節(jié))
};
sa_family：用于指定地址的協(xié)議族（Address Family），可以是以下常見的值之一：AF_INET：IPv4地址族AF_INET6：IPv6地址族AF_UNIX 或 AF_LOCAL：Unix域（本地通信）其他協(xié)議族的值，如AF_PACKET等，根據(jù)具體需要定義。
sa_data：存放套接字地址的實際數(shù)據(jù)部分，包括IP地址和端口號等。由于不同協(xié)議的地址數(shù)據(jù)可能不同，這里使用了一個固定長度的數(shù)組來存儲。

struct sockaddr_in 是用于表示IPv4套接字地址的結(jié)構(gòu)體，在網(wǎng)絡(luò)編程中經(jīng)常使用。它是 struct sockaddr 結(jié)構(gòu)體的一個特定實現(xiàn)，用于IPv4地址族。struct sockaddr_in 的定義通常在 <netinet/in.h> 頭文件中，用于表示IPv4地址的套接字地址結(jié)構(gòu)體。

struct in_addr
{in_addr_t s_addr;
};  struct sockaddr_in {sa_family_t    sin_family; // 地址族 (AF_INET)in_port_t      sin_port;   // 端口號 (使用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序)struct in_addr sin_addr;   // IPv4地址char           sin_zero[8]; // 填充字節(jié)，用于使結(jié)構(gòu)體與 struct sockaddr 兼容
};
sin_family：地址族，固定為 AF_INET，表示IPv4地址族。
sin_port：16位端口號，使用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序（即大端字節(jié)序）表示。
sin_addr：struct in_addr 類型的結(jié)構(gòu)體，用于存儲IPv4地址。
sin_zero：填充字段，使 struct sockaddr_in 的大小與 struct sockaddr 相同，用于兼容性。

4.1.4?`listen` 函數(shù)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
功能：將未連接的套接字轉(zhuǎn)換為被動監(jiān)聽狀態(tài)，用于接受客戶端的連接請求。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符，由 socket 函數(shù)返回，并且已經(jīng)通過 bind 綁定了本地地址。
backlog：指定同時等待處理的連接請求的最大數(shù)量，最大值為128
返回值：
如果成功，返回 0。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
在調(diào)用 listen 函數(shù)前，套接字必須已經(jīng)成功綁定到一個本地地址。
backlog 參數(shù)指定內(nèi)核中連接隊列的長度，影響服務(wù)器可以接受的最大連接數(shù)。
當(dāng)有新的連接請求到達(dá)時，服務(wù)器將從隊列中取出并處理。

4.1.5?`accept` 函數(shù)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：接受客戶端的連接請求，創(chuàng)建一個新的套接字用于與客戶端通信。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符，處于監(jiān)聽狀態(tài)的套接字。
addr：（可選）指向用于存放客戶端地址信息的結(jié)構(gòu)體指針，通常是 struct sockaddr 結(jié)構(gòu)體。
addrlen：（可選）addr 結(jié)構(gòu)體的長度指針。
返回值：
如果成功，返回一個新的套接字描述符，用于與客戶端通信。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
accept 函數(shù)通常在服務(wù)器的主循環(huán)中調(diào)用，用于接受新的客戶端連接。
如果不需要獲取客戶端的地址信息，可以將 addr 和 addrlen 參數(shù)設(shè)置為 NULL。
新創(chuàng)建的套接字用于與特定的客戶端進(jìn)行通信，應(yīng)在通信結(jié)束后及時關(guān)閉。

4.1.6 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能：將數(shù)據(jù)發(fā)送到連接的套接字。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符，指定要發(fā)送數(shù)據(jù)的套接字。
buf：指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
len：要發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。
flags：指定發(fā)送操作的標(biāo)志，通常設(shè)為 0。
返回值：
如果成功，返回發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
send 函數(shù)可能會發(fā)送比請求的數(shù)據(jù)少的字節(jié)數(shù)（部分發(fā)送），應(yīng)該在循環(huán)中調(diào)用直到所有數(shù)據(jù)都被發(fā)送。
需要注意處理信號中斷（EINTR）的情況，以確保數(shù)據(jù)完整性和穩(wěn)定性。ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能：從連接的套接字接收數(shù)據(jù)。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符，指定要接收數(shù)據(jù)的套接字。
buf：指向接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
len：要接收數(shù)據(jù)的最大字節(jié)數(shù)。
flags：指定接收操作的標(biāo)志，通常設(shè)為 0。
返回值：
如果成功，返回接收的字節(jié)數(shù)。
如果連接關(guān)閉（對于 TCP 套接字），返回 0。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
recv 函數(shù)可能會接收比請求的數(shù)據(jù)少的字節(jié)數(shù)（部分接收），應(yīng)該在循環(huán)中調(diào)用直到接收到所需的數(shù)據(jù)或者達(dá)到預(yù)期的條件。
對于非阻塞套接字，需要處理 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK 錯誤。
在使用前確保套接字已經(jīng)連接或者綁定，并且合適地設(shè)置了 buf 和 len。

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
功能：向文件描述符 fd 寫入數(shù)據(jù)。
參數(shù)：
fd：文件描述符，可以是套接字描述符。
buf：指向要寫入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
count：要寫入的字節(jié)數(shù)。
返回值：
如果成功，返回實際寫入的字節(jié)數(shù)。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
write 函數(shù)通常用于向已連接的套接字寫入數(shù)據(jù)，也可以用于向文件、管道等寫入數(shù)據(jù)。
如果 write 返回值小于 count，則可能是由于部分寫入或者錯誤發(fā)生。
應(yīng)該在循環(huán)中調(diào)用 write 直到所有數(shù)據(jù)都被寫入，或者處理寫入失敗的情況。ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
功能：從文件描述符 fd 讀取數(shù)據(jù)。
參數(shù)：
fd：文件描述符，可以是套接字描述符。
buf：指向存放讀取數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
count：要讀取的最大字節(jié)數(shù)。
返回值：
如果成功，返回實際讀取的字節(jié)數(shù)。
如果已經(jīng)到達(dá)文件末尾（對套接字來說通常表示連接關(guān)閉），返回 0。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
read 函數(shù)通常用于從已連接的套接字讀取數(shù)據(jù)，也可以用于從文件、管道等讀取數(shù)據(jù)。
應(yīng)該在循環(huán)中調(diào)用 read 直到接收到所需的數(shù)據(jù)，或者處理讀取失敗的情況。
對于非阻塞套接字，需要處理 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK 錯誤。

在使用 socket 套接字進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時，特別是在 UDP 協(xié)議中，常用的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收函數(shù)包括 sendto 和 recvfrom。這兩個函數(shù)與 send 和 recv 在功能上類似，但是更適用于無連接的 UDP 套接字，也可以用于有連接的套接字。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：向指定地址發(fā)送數(shù)據(jù)。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符。
buf：指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
len：要發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。
flags：發(fā)送標(biāo)志，通常設(shè)置為 0。
dest_addr：指向目標(biāo)地址結(jié)構(gòu)體的指針，包含目標(biāo)地址和端口信息。
addrlen：dest_addr 結(jié)構(gòu)體的長度。
返回值：
如果成功，返回實際發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
sendto 適用于無連接的 UDP 套接字，也可以用于有連接的套接字。
如果 dest_addr 是 NULL，則需要在之前使用 connect 函數(shù)連接套接字。
可以用于向多個目標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過不同的 dest_addr 參數(shù)指定。ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);功能：從指定地址接收數(shù)據(jù)。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符。
buf：指向存放接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
len：緩沖區(qū)的大小，即最多接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。
flags：接收標(biāo)志，通常設(shè)置為 0。
src_addr：指向發(fā)送方地址結(jié)構(gòu)體的指針，用于存放發(fā)送方的地址信息。
addrlen：src_addr 結(jié)構(gòu)體的長度指針，調(diào)用前需設(shè)置為結(jié)構(gòu)體的實際長度。
返回值：
如果成功，返回實際接收的字節(jié)數(shù)。
如果沒有可用數(shù)據(jù)且對方關(guān)閉連接，返回 0。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
recvfrom 適用于無連接的 UDP 套接字，也可以用于有連接的套接字。
如果套接字已經(jīng)連接（通過 connect 函數(shù)），則可以將 src_addr 和 addrlen 設(shè)置為 NULL。
可以用于從多個發(fā)送方接收數(shù)據(jù)，通過 src_addr 參數(shù)獲取發(fā)送方的地址信息。

4.1.7?`connect` 函數(shù)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：與指定地址的服務(wù)器建立連接。
參數(shù)：
sockfd：套接字描述符，即 socket 函數(shù)返回的套接字描述符。
addr：指向 struct sockaddr 結(jié)構(gòu)體的指針，包含要連接的服務(wù)器地址信息。
addrlen：addr 結(jié)構(gòu)體的長度。
返回值：
如果成功，返回 0。
如果失敗，返回 -1，并設(shè)置 errno 指示具體錯誤。
注意事項：
在調(diào)用 connect 前，需要先創(chuàng)建好套接字并填充好服務(wù)器的地址信息。
對于阻塞套接字，connect 函數(shù)可能會阻塞直到連接建立或超時。
對于非阻塞套接字，可能返回 EINPROGRESS，需要進(jìn)一步檢查連接狀態(tài)。

4.2 TCP通信流程

TCP是一個面向連接的，安全的，流式傳輸協(xié)議，這個協(xié)議是一個傳輸層協(xié)議。

連接導(dǎo)向：
- TCP 是面向連接的協(xié)議，通信雙方在傳輸數(shù)據(jù)前需要先建立連接，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。
- 連接的建立包括三次握手過程，保證了通信雙方的可靠性和數(shù)據(jù)同步性。
可靠性：
- TCP 提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，通過序號、確認(rèn)應(yīng)答、重傳機(jī)制等手段來確保數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。
- 數(shù)據(jù)傳輸過程中，如果發(fā)生丟包、出錯或者順序錯亂，TCP 會進(jìn)行重傳，直到數(shù)據(jù)正確送達(dá)目標(biāo)。
流量控制：
- TCP 使用滑動窗口協(xié)議進(jìn)行流量控制，通過動態(tài)調(diào)整發(fā)送方的發(fā)送窗口大小，控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，避免數(shù)據(jù)包丟失和網(wǎng)絡(luò)擁塞。
有序性：
- TCP 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐?#xff0c;發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照順序到達(dá)接收端，并且按照發(fā)送的順序重組。

服務(wù)端和客戶端初始化?socket，得到文件描述符；
服務(wù)端調(diào)用?bind，將 socket 綁定在指定的 IP 地址和端口;
服務(wù)端調(diào)用?listen，進(jìn)行監(jiān)聽；
服務(wù)端調(diào)用?accept，等待客戶端連接；
客戶端調(diào)用?connect，向服務(wù)端的地址和端口發(fā)起連接請求；
服務(wù)端?accept?返回用于傳輸?shù)?socket?的文件描述符；
客戶端調(diào)用?write?寫入數(shù)據(jù)；服務(wù)端調(diào)用?read?讀取數(shù)據(jù)；
客戶端斷開連接時，會調(diào)用?close，那么服務(wù)端?read?讀取數(shù)據(jù)的時候，就會讀取到了?EOF，待處理完數(shù)據(jù)后，服務(wù)端調(diào)用?close，表示連接關(guān)閉。

這里需要注意的是，服務(wù)端調(diào)用?accept?時，連接成功了會返回一個已完成連接的 socket，后續(xù)用來傳輸數(shù)據(jù)。

所以，監(jiān)聽的 socket 和真正用來傳送數(shù)據(jù)的 socket，是「兩個」 socket，一個叫作監(jiān)聽 socket，一個叫作已完成連接 socket。

成功連接建立之后，雙方開始通過 read 和 write 函數(shù)來讀寫數(shù)據(jù)，就像往一個文件流里面寫東西一樣。

4.2.1 示例代碼

TCP回顯服務(wù)器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <ctype.h> // 包含toupper函數(shù)#define PORT 8080
#define MAX_CLIENTS 5
#define BUFFER_SIZE 1024int main() {int server_fd, new_socket, valread;struct sockaddr_in address;int opt = 1;int addrlen = sizeof(address);char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};char *hello = "Hello from server";// 創(chuàng)建 TCP 套接字if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {perror("socket failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 設(shè)置套接字選項，允許地址重用if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {perror("setsockopt");exit(EXIT_FAILURE);}// 設(shè)置服務(wù)器地址結(jié)構(gòu)address.sin_family = AF_INET;address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 使用本地IP地址address.sin_port = htons(PORT);// 將套接字綁定到指定地址和端口if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {perror("bind failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 監(jiān)聽連接請求，最多支持 MAX_CLIENTS 個客戶端連接if (listen(server_fd, MAX_CLIENTS) < 0) {perror("listen");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Server listening on port %d...\n", PORT);// 接受連接并與客戶端通信while (1) {// 等待新連接if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {perror("accept");exit(EXIT_FAILURE);}// 打印客戶端地址信息char client_addr[INET_ADDRSTRLEN];inet_ntop(AF_INET, &address.sin_addr, client_addr, INET_ADDRSTRLEN);printf("New connection from %s:%d\n", client_addr, ntohs(address.sin_port));valread = read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);if (valread <= 0) {break;}// 將接收到的消息轉(zhuǎn)換為大寫for (int i = 0; i < valread; ++i) {buffer[i] = toupper(buffer[i]);}printf("Received message from %s:%d: %s\n", client_addr, ntohs(address.sin_port), buffer);// 發(fā)送轉(zhuǎn)換后的消息給客戶端send(new_socket, buffer, valread, 0);memset(buffer, 0, sizeof(buffer));// 關(guān)閉與客戶端的連接printf("Client disconnected: %s:%d\n", client_addr, ntohs(address.sin_port));}close(new_socket);close(server_fd);return 0;
}

//客戶端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
#define SERVER_IP "127.0.0.1"int main() {int sock = 0, valread;struct sockaddr_in serv_addr;char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};char input_buffer[BUFFER_SIZE] = {0};char *hello = "Hello from client";// 創(chuàng)建 TCP 套接字if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {perror("socket creation failed");return -1;}// 設(shè)置服務(wù)器地址結(jié)構(gòu)serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(PORT);// 將 IPv4 地址從文本轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &serv_addr.sin_addr) <= 0) {perror("Invalid address/ Address not supported");return -1;}// 連接服務(wù)器if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {perror("Connection Failed");return -1;}printf("Connected to server\n");// 循環(huán)發(fā)送消息并接收響應(yīng)while (1) {printf("Enter message to send (or 'exit' to quit): ");fgets(input_buffer, BUFFER_SIZE, stdin);// 去掉輸入的換行符input_buffer[strcspn(input_buffer, "\n")] = 0;// 如果輸入是 'exit'，則退出循環(huán)if (strcmp(input_buffer, "exit") == 0) {break;}// 發(fā)送消息給服務(wù)器send(sock, input_buffer, strlen(input_buffer), 0);printf("Message sent to server: %s\n", input_buffer);// 接收服務(wù)器的響應(yīng)valread = read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);printf("Server response: %s\n", buffer);memset(buffer, 0, sizeof(buffer));}close(sock);return 0;
}

4.3 UDP通信流程

UDP是一個簡單的、無連接的、使用數(shù)據(jù)報的，輕量級的傳輸層協(xié)議。

無連接：
- UDP 是無連接的協(xié)議，通信雙方在傳輸數(shù)據(jù)時不需要建立連接，可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)包。
- 沒有連接建立過程，因此UDP的開銷比TCP小，適合對實時性要求較高的應(yīng)用。
不可靠性：
- UDP 不提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员ＷC，發(fā)送數(shù)據(jù)后不會確認(rèn)是否到達(dá)目標(biāo)，也不會進(jìn)行重傳。
- 發(fā)送的數(shù)據(jù)包可能丟失或者無序到達(dá)接收端，需要應(yīng)用層自行處理數(shù)據(jù)的丟失和重傳。
速度和效率：
- UDP 相比TCP速度更快，沒有建立連接和維護(hù)狀態(tài)的開銷，適合實時性要求高、傳輸數(shù)據(jù)量小的應(yīng)用。
- UDP 的頭部開銷小，每個數(shù)據(jù)包僅包含基本的必要信息，傳輸效率較高。
廣播和多播：
- UDP 支持廣播和多播，可以將數(shù)據(jù)包發(fā)送到一個網(wǎng)絡(luò)中的多個接收端。

UDP通信流程概述

UDP發(fā)送方初始化套接字，得到文件描述符；
UDP接收方初始化套接字，得到文件描述符；
UDP接收方調(diào)用bind，將套接字綁定在指定的IP地址和端口；
UDP發(fā)送方調(diào)用sendto發(fā)送數(shù)據(jù)到接收方的地址和端口；
UDP接收方調(diào)用recvfrom接收數(shù)據(jù)；
UDP接收方處理請求并調(diào)用sendto發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)到發(fā)送方；
UDP發(fā)送方調(diào)用recvfrom接收響應(yīng)數(shù)據(jù)；
通信結(jié)束后，發(fā)送方和接收方分別調(diào)用close關(guān)閉套接字。

4.3.1 示例代碼

服務(wù)器端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h> // 包含toupper函數(shù)#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024int main() {int sockfd;struct sockaddr_in server_addr, client_addr;char buffer[BUFFER_SIZE];socklen_t addr_len;int n;// 創(chuàng)建UDP套接字if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {perror("socket creation failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 設(shè)置服務(wù)器地址結(jié)構(gòu)memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;server_addr.sin_port = htons(PORT);// 綁定套接字到指定IP地址和端口if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("bind failed");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);}printf("Server listening on port %d...\n", PORT);while (1) {// 接收客戶端的數(shù)據(jù)addr_len = sizeof(client_addr);n = recvfrom(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);buffer[n] = '\0';// 打印客戶端地址信息和接收到的數(shù)據(jù)char client_ip[INET_ADDRSTRLEN];inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, client_ip, INET_ADDRSTRLEN);printf("Received message from %s:%d: %s\n", client_ip, ntohs(client_addr.sin_port), buffer);// 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為大寫for (int i = 0; i < n; i++) {buffer[i] = toupper(buffer[i]);}// 發(fā)送轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)回客戶端sendto(sockfd, buffer, n, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, addr_len);printf("Sent uppercase message to %s:%d: %s\n", client_ip, ntohs(client_addr.sin_port), buffer);}// 關(guān)閉套接字close(sockfd);return 0;
}

客戶端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
#define SERVER_IP "127.0.0.1"int main() {int sockfd;struct sockaddr_in server_addr;char buffer[BUFFER_SIZE];char recv_buffer[BUFFER_SIZE];socklen_t addr_len;int n;// 創(chuàng)建UDP套接字if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {perror("socket creation failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 設(shè)置服務(wù)器地址結(jié)構(gòu)memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(PORT);inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr);printf("Connected to server at %s:%d\n", SERVER_IP, PORT);while (1) {printf("Enter message to send (or 'exit' to quit): ");fgets(buffer, BUFFER_SIZE, stdin);buffer[strcspn(buffer, "\n")] = 0; // 去掉輸入的換行符// 如果輸入是 'exit'，則退出循環(huán)if (strcmp(buffer, "exit") == 0) {break;}// 發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));printf("Message sent to server: %s\n", buffer);// 接收服務(wù)器的響應(yīng)addr_len = sizeof(server_addr);n = recvfrom(sockfd, recv_buffer, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&server_addr, &addr_len);recv_buffer[n] = '\0';printf("Server response: %s\n", recv_buffer);}// 關(guān)閉套接字close(sockfd);return 0;
}

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1.概念

套接字類型

2.字節(jié)序

大端字節(jié)序（Big Endian）

小端字節(jié)序（Little Endian）

相關(guān)函數(shù)：

3.IP地址轉(zhuǎn)換

3.1?`inet_pton` 函數(shù)

3.2?`inet_ntop` 函數(shù)

示例代碼：

4.socket套接字

4.1相關(guān)操作函數(shù)

4.1.1?`socket` 函數(shù)

4.1.2?`bind` 函數(shù)

4.1.3 struct sockaddr結(jié)構(gòu)體

4.1.4?`listen` 函數(shù)

4.1.5?`accept` 函數(shù)

4.1.6 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)

4.1.7?`connect` 函數(shù)

4.2 TCP通信流程

4.2.1 示例代碼

4.3 UDP通信流程

UDP通信流程概述

4.3.1 示例代碼

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1.概念

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小端字節(jié)序（Little Endian）

相關(guān)函數(shù)：

3.IP地址轉(zhuǎn)換

3.1?inet_pton 函數(shù)

3.2?inet_ntop 函數(shù)

示例代碼：

4.socket套接字

4.1相關(guān)操作函數(shù)

4.1.1?socket 函數(shù)

4.1.2?bind 函數(shù)

4.1.3 struct sockaddr結(jié)構(gòu)體

4.1.4?listen 函數(shù)

4.1.5?accept 函數(shù)

4.1.6 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)

4.1.7?connect 函數(shù)

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3.2?`inet_ntop` 函數(shù)

4.1.1?`socket` 函數(shù)

4.1.2?`bind` 函數(shù)

4.1.4?`listen` 函數(shù)

4.1.5?`accept` 函數(shù)

4.1.7?`connect` 函數(shù)