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socket网络编程--初等网络函数介绍
2013-08-14 16:39:57      个评论      
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socket网络编程--初等网络函数介绍

   Linux系统是通过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序通过socket和其它几个函数的调用, 会返回一个 通讯的文件描述符,我们可以将这个描述符看成普通的文件的描述符来操作,这就是linux的设备无关性的好处.我们可以通过向描述符读写操作实现网络之间的数据交流.


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

domain:说明我们网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只能够用于单一的Unix 系统进程间通信,而AF_INET是针对Internet的,因而可以允许在远程主机之间通信。  type:我们网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM表明用的是TCP 协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流.
SOCK_DGRAM 表明用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信.

protocol:由于指定了type,所以这个地方一般只要用0来代替就可以了 socket为网络通讯做基本的准备.
成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况.


(二)bind
  int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.

addrlen:是sockaddr结构的长度.

my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在中有 sockaddr的定义

        struct sockaddr

        {
                unisgned short  as_family;
                char            sa_data[14];
        };

 不过由于系统的兼容性,我们一般不用这个头文件,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替.sockaddr_in的定义
        struct sockaddr_in

       {
                unsigned short          sin_family;    
                unsigned short int      sin_port;
                struct in_addr          sin_addr;
                unsigned char           sin_zero[8];
        }
主要使用Internet所以
        sin_family一般为AF_INET,
        sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信,
        sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的.
  bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样

(三)listen
  int listen(int sockfd,int backlog)

sockfd:是bind后的文件描述符.

backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示可以介绍的排队长度.
listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的情况和bind一样.


(四)accept
  int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

sockfd:是listen后的文件描述符.

addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了. bind,listen和accept是服务器端用的函数,
accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个 客户程序发出了连接. accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,这个时候服务器端可以向该描述符写信息了. 失败时返回-1

(五)connect
   int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

sockfd:socket返回的文件描述符.

serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址

addrlen:serv_addr的长度

connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符 失败时返回-1.


(六)写函数write
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes)

write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数.失败时返回-1. 并设置errno变量.
在网络程序中,当向套接字文件描述符写时有俩种可能.

        1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是全部的数据.

        2)返回的值小于0,此时出现了错误.我们要根据错误类型来处理.

如果错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误.
如果为EPIPE表示网络连接出现了问题(对方已经关闭了连接).
为了处理以上的情况,编写一个写函数来处理这几种情况.

int my_write(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int written_bytes;
char *ptr;

ptr=buffer;
bytes_left=length;
while(bytes_left>0)
{
        /* 开始写*/
        written_bytes=write(fd,ptr,bytes_left);
        if(written_bytes<=0) /* 出错了*/
        {      
                if(errno==EINTR) /* 中断错误 我们继续写*/
                        written_bytes=0;
                else             /* 其他错误 没有办法,只好撤退了*/
                        return(-1);
        }
        bytes_left-=written_bytes;
        ptr+=written_bytes;     /* 从剩下的地方继续写  */
}
return(0);
}

(七)读函数read
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte)

read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时,
read返回实际所读的字节数,如果返回的值是0 表示已经读到文件的结束了,小于0表示出现了错误.
        如果错误为EINTR说明读是由中断引起的,
        如果是ECONNREST表示网络连接出了问题. 和上面一样,写一个自己的读函数.

int my_read(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int bytes_read;
char *ptr;
 
bytes_left=length;
while(bytes_left>0)
{
   bytes_read=read(fd,ptr,bytes_read);
   if(bytes_read<0)
   {
     if(errno==EINTR)
        bytes_read=0;
     else
        return(-1);
   }
   else if(bytes_read==0)
       break;
    bytes_left-=bytes_read;
    ptr+=bytes_read;
}
return(length-bytes_left);
}


(八) 数据的传递


有了上面的两个函数,就可以向客户端或者是服务端传递数据了.比如要传递一个结构.可以使用如下方式

/*  客户端向服务端写 */
struct my_struct my_struct_client;
write(fd,(void *)&my_struct_client,sizeof(struct my_struct);

/* 服务端的读*/
char buffer[sizeof(struct my_struct)];
struct *my_struct_server;
read(fd,(void *)buffer,sizeof(struct my_struct));
my_struct_server=(struct my_struct *)buffer;   

 

 

(九)用户数据的发送与接收

两个常用的函数 (UDP)
   int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr * from, int *fromlen)
   int sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *to, int tolen)

sockfd,buf,len的意义和read,write一样,分别表示套接字描述符,发送或接收的缓冲区及大小.
recvfrom负责从 sockfd接收数据,如果from不是NULL,那么在from里面存储了信息来源的情况,如果对信息的来源不感兴趣,可以将from和fromlen 设置为NULL.sendto负责向to发送信息.此时在to里面存储了收信息方的详细资料.

recv和send
recv和send函数提供了和read和write差不多的功能.不过它们提供 了第四个参数来控制读写操作.

         int recv(int sockfd,void *buf,int len,int flags)
         int send(int sockfd,void *buf,int len,int flags)

前面的三个参数和read,write一样,第四个参数可以是0或者是以下的组合
_______________________________________________________________
|  MSG_DONTROUTE        |  不查找路由表                                         |
|  MSG_OOB                       |  接受或者发送带外数据                           |
|  MSG_PEEK                     |  查看数据,并不从系统缓冲区移走数据     |
|  MSG_WAITALL                |  等待所有数据                                         |
|---------------------------------------------------------------|

MSG_DONTROUTE:是send函数使用的标志.这个标志告诉IP协议.目的主机在本地网络上面,没有必要查找路由表.
这个标志一般用网络诊断和路由程序里面.

MSG_OOB:表示可以接收和发送带外的数据.关于带外数据我们以后会解释的.

MSG_PEEK:是recv函数的使用标志,表示只是从系统缓冲区中读取内容,而不清除系统缓冲区的内容.这样下次读的时候,仍然是一样的内容.一般在有多个进程读写数据时可以使用这个标志.

MSG_WAITALL是recv函数的使用标志,表示等到所有的信息到达时才返回.使用这个标志的时候recv回一直阻塞,直到指定的条件满足,或者是发生了错误.
        1)当读到了指定的字节时,函数正常返回.返回值等于len
        2)当读到了文件的结尾时,函数正常返回.返回值小于len
        3) 当操作发生错误时,返回-1,且设置错误为相应的错误号(errno)

如果flags为0,则和read,write一样的操作.

(十)套接字的关闭
关闭套接字有两个函数close和shutdown.用close时和关闭文件一样.

shutdown

int shutdown(int sockfd,int howto) 

TCP连接是双向的(是可读写的),当使用close时,会把读写通道都关闭,有时侯希望只关闭一个方向,这个时候可以使用
shutdown.针对不同的howto,系统回采取不同的关闭方式.
        howto=0这个时候系统会关闭读通道.但是可以继续往接字描述符写.
        howto=1关闭写通道,和上面相反,着时候就只可以读了.
        howto=2关闭读写通道,和close一样 在多进程程序里面,如果有几个子进程共享一个套接字时,如果使用shutdown,
        那么所有的子进程都不能够操作了,这个时候只能够使用close来关闭子进程的套接字描述符.

 

 

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