2023年7月15日发(作者：)

API说明⼀、API（Application Program Interface应⽤程序的调⽤接⼝ ） API就是操作系统留给应⽤程序的⼀个调⽤接⼝，应⽤程序通过调⽤操作系统的 API ⽽使操作系统去执⾏应⽤程序的命令（动作）。 ⼆、socket基本API详解socket是在应⽤层和传输层之间的⼀个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为⼏个简单的接⼝供应⽤层调⽤已实现进程在⽹络中通信。 socket起源于UNIX，在Unix⼀切皆⽂件哲学的思想下，socket是⼀种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各⾃维护⼀个"⽂件"，在建⽴连接打开后，可以向⾃⼰⽂件写⼊内容供对⽅读取或者读取对⽅内容，通讯结束时关闭⽂件。2.1 socket 类型 常见的socket有3种类型如下。 （1）流式socket（SOCK_STREAM ） 流式套接字提供可靠的、⾯向连接的通信流；它使⽤TCP 协议，从⽽保证了数据传输的正确性和顺序性。 （2）数据报socket（SOCK_DGRAM ） 数据报套接字定义了⼀种⽆连接的服 ，数据通过相互独⽴的报⽂进⾏传输，是⽆序的，并且不保证是可靠、⽆差错的。它使⽤数据报协议UDP。 （3）原始socket（SOCK_RAW） 原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进⾏直接访问，功能强⼤但使⽤较为不便，主要⽤于⼀些协议的开发。2.2 socket创建和连接 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。 ⼏个字节顺序转换函数： htons()--"Host to Network Short" ; htonl()--"Host to Network Long" ntohs()--"Network to Host Short" ; ntohl()--"Network to Host Long" 在这⾥， h表⽰"host" ，n表⽰"network"，s 表⽰"short"，l表⽰ "long"。 int socket(int family, int type, int protocol); family指定协议族；type参数指定socket的类型：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW；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。 ⼀旦通过socket调⽤返回⼀个socket描述符，你应该将该socket与你本机上的⼀个端⼝相关联（往往当你在设计服务器端程序时需要调⽤该函数。随后你就可以在该端⼝监听服务请求;⽽客户端⼀般⽆须调⽤该函数）。 int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen); sockfd是⼀个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类型的针; addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。 最后，对于bind 函数要说明的⼀点是，你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__port = 0; /* 系统随机选择⼀个未被使⽤的端⼝号 */ my__addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填⼊本机IP地址 */ 通过将my__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.s_addr置为INADDR_ANY，系统会⾃动填⼊本机IP地址。bind()函数在成功被调⽤时返回0；遇到错误时返回"-1"并将errno置为相应的错误号。另外要注意的是，当调⽤函数时，⼀般不要将端⼝号置为⼩于1024的值，因为1~1024是保留端⼝号，你可以使⽤⼤于1024中任何⼀个没有被占⽤的端⼝号。 当对TCP/IP协议族的套接字进⾏绑定时，我们通常使⽤另⼀个地址结构： struct sockaddr_in { short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; }; 其中sin_family置AF_INET；sin_port指明端⼝号；sin_addr结构体中只有⼀个唯⼀的字段s_addr，表⽰IP地址，该字段是⼀个整数，⼀般⽤函数inet_addr（）把字符串形式的IP地址转换成unsigned long型的整数值后再置给s_addr。有的服务器是多宿主机，⾄少有两个⽹卡，那么运⾏在这样的服务器上的服务程序在为其socket绑定IP地址时可以把htonl(INADDR_ANY)置给s_addr，这样做的好处是不论哪个⽹段上的客户程序都能与该服务程序通信；如果只给运⾏在多宿主机上的服务程序的socket绑定⼀个固定的IP地址，那么就只有与该IP地址处于同⼀个⽹段上的客户程序才能与该服务程序通信。我们⽤0来填充sin_zero数组，⽬的是让sockaddr_in结构的⼤⼩与sockaddr结构的⼤⼩⼀致。下⾯是⼀个bind函数调⽤的例⼦： struct sockaddr_in saddr; memset((void *)&saddr,0,sizeof(saddr)); _family = AF_INET; _port = htons(8888); _addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //_addr.s_addr = inet_addr("192.168.22.5"); 绑定固定IP bind(ListenSocket,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr)); int listen(int sockfd， int backlog); sockfd是socket系统调⽤返回的服务器端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。当listen遇到错误时返回-1，errno被置为相应的错误码。 　　 int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen); sockfd是被监听的服务器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的客户端地址；addrten通常为⼀个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。错误发⽣时返回⼀个-1并且设置相应的errno值。accept()函数将返回⼀个新的socket描述符，来供这个新连接来使⽤，在新的socket描述符上进⾏数据send()和recv()操作。 故服务器端程序通常按下列顺序进⾏函数调⽤： socket(); bind(); listen(); /* accept() goes here */ connect()函数⽤来与远端服务器建⽴⼀个TCP连接其函数原型为： int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen); sockfd是⽬的服务器的sockt描述符；serv_addr是服务器端的IP地址和端⼝号的地址。遇到错误时返回-1，并且errno中包含相应的错误码。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，内核会⾃动选择⼀个未被占⽤的端⼝供客户端来使⽤。 UDP的“connect”： 1、程序可以使⽤connect实现UDP连接套接字，作⽤是在UDP套接字中记住⽬的地址和⽬的端⼝。 2、UDP套接字使⽤connect后，如果数据报不是connect中指定的地址和端⼝，将被丢弃。没有调⽤connect的UDP套接字，将接收所有到达这个端⼝的UDP数据报，⽽不区分源端⼝和地址。 关于“bind”： 1、client端的socket不需要bind，内核会⾃动选择⼀个未被占⽤的port供client来使⽤，如果有多个可⽤的连接（多个IP），内核会根据优先级选择⼀个IP作为源IP使⽤。 2、如果socket使⽤bind绑定到特定的IP和port，则⽆论是TCP还是UDP，都会从指定的IP和port发送数据。2.3 socket发送与接收数据 send()和recv()——数据传输，⽤于⾯向连接的socket（SOCK_STREAM）上进⾏数据传输 int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags); 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。所以需要对send()的返回值进⾏测量。当send()返回值与len不匹配时，应该对这种情况进⾏处理。 int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags); 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，或当出现错误时，返回-1并置相应的errno值。 带外数据：在数据流信道之外的信道上传输的数据，常⽤于对远端进程的同步和控制。在TCP中⼀次只能发送1字节的带外数据。 发送：send(sock_fd,'f',1,MSG_OOB); 接收：recv(sock_fd,&out_data,1,MSG_OOB); 带外数据存储在out_data中。 sendto()和recvfrom()——数据传输，⽤于⾯向⾮连接的socket（SOCK_DGRAM/SOCK_RAW）上进⾏数据传输 在⽆连接的数据报socket⽅式下，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： int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to,int tolen); 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 (struct sockaddr)。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。 int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen); from是⼀个struct sockaddr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。 应注意的⼀点是，当你对于数据报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。2.4 关闭socket close()和shutdown()——结束数据传输 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); close()是对套接字的操作，关闭后进程不能在访问这个套接字。 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。shutdown是对TCP连接的操作。 int shutdown(int sockfd,int how); sockfd的含义是显⽽易见的，⽽参数 how可以设为下列值：·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）。2.5 IP DNS 等相关函数 in_addr_t inet_addr(const char * strptr); 将字符串IP地址转换为IPv4地址结构in_addr值 char * inet_ntoa(struct in_addr * addrptr); 将IPv4地址结构in_addr值转换为字符串IP 域名和IP地址的转换： struct hostent *gethostbyname(const char *name); 函数返回⼀种名为hostent的结构类型，它的定义如下： struct hostent { 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 */ int h_addrtype; /* 返回的地址类型，在Internet环境下为AF-INET */ int h_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*/}; #define h_addr h_addr_list[0] /*在h-addr-list中的第⼀个地址*/ 注意：以上三个函数都是不可重⼊的，如果你写下如下代码： if(strcmp( inet_ntoa(ip1), inet_ntoa(ip2) ) == 0 ) //判断2个IP地址是否相同 { .... .... } 上⾯if条件判断永远为真！在使⽤上⾯三个函数时，函数返回后，要马上取出结果保存返回值，否则会被下次调⽤覆盖。因为structin_addr 和 struct hostent 在保存时使⽤了static类型。