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基本TCP套接字编程

socket函数

#include <sys/socket.h>
int socket(int family, int type, int protocol); /* 若成功，返回非负描述符，若出错返回-1 */
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其中family参数指明协议族，也称为协议域。type参数知名套接字类型。protocol指的是协议，设为0则选择family和type组合的系统默认值。

family 说明 type 说明 protocol 说明
AF_INET IPv4协议 SOCK_STREAM 字节流套接字 IPPROTO_TCP TCP传输协议
AF_INET6 IPv6协议 SOCK_DGRAM 数据报套接字 IPPROTO_UDP UDP传输协议
AF_LOCAL Unix域协议 SOCK_SEQPACKET 有序分组套接字 IPPROTO_SCTP SCTP传输协议
AF_ROUTE 路由套接字 SOCK_RAW 原始套接字
AF_KEY 密钥套接字

socket函数中family和type的参数组合（空白表示无效）

AF_INET AF_INET6 AF_LOCAL AF_ROUTE AF_KEY
SOCK_STREAM TCP|SCTP TCP|SCTP 有效
SOCK_DGRAM UDP UDP 有效
SOCK_SEQPACKAGE SCTP SCTP 有效
SOCK_RAW IPv4 IPv6 有效 有效

connect函数

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servadder, socklen_t addrlen); /* 成功返回0，若出错返回 -1 */
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如果是TCP套接字，调用connect函数将激发TCP的三路握手过程，而且仅在连接成功或者出错时返回，其中出错返回可能有以下几种情况：

  1. 若TCP客户没有收到SYN分节的响应，则返回ETIMEDOUT错误。 调用本函数时，内核发送一个SYN给服务端，若无响应则等待6s再发送一个，仍无响应时等待24s再发送一个，若总共等待75s没有收到响应则返回本错误。
  2. 若对客户端的SYN响应是RST（复位），则表明该服务器主机在我们指定的端口没有进程在等待与之连接。这是一种硬错误（hard error），客户端一接收到RST就马上返回ECONNREFUSED错误。
  3. 若客户发送的SYN在中间某个路由器中引发一个“destination unreadchable” ICMP错误，则认为是一种软错误（soft error）。客户主机按第一种情况继续发送SYN，若在某个规定的时间后未收到响应，则把ICMP错误作为EHOSTUNREACH或ENETUNREACH错误返回给进程。

bind函数

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addlen); /* 若成功则为0，出错返回 -1 */
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服务器进程在启动时捆绑它们的众所周知的端口，而客户端则由内核自动分配一个临时端口，不需要调用bind函数。

listen函数

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog); /* 成功则返回0， 出错则返回 -1 */
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当socket函数创建一个套接字时，它被假设为一个主动套接字（主动通过调用connect函数发起连接的客户套接字），listen函数把一个未连接的套接字转换成一个被动套接字。第二个参数规定了内核应该为相应的套接字排队的最大连接个数。内核为给定的监听套接字维护了两个队列：

  1. 未完成连接的队列，这些套接字处于SYN_RCVD状态；

  2. 已完成连接的队列，这些套接字处于ESTABLISHED状态。

​accept函数

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen); /* 成功返回非负描述符，若出错则返回-1 */
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accept函数由TCP服务器调用，用于从已经完成连接的队列头返回一个已完成连接。参数cliaddr 和addrlen用来返回已连接的对端进程（客户端）的协议地址及大小。在讨论accept函数时，我们称第一个参数为监听套接字(listening socket)描述符（由socket创建，随后用做bind和listen的第一个参数的描述符），称它的返回值为已连接套接字（connected socket）描述符。服务器通常仅仅创建一个监听套接字，它在服务器的生命周期内一直存在。内核为每个连接创建一个已连接套接字，当服务器与客户端断开连接时，已连接套接字也就被关闭。

本函数最多返回三个值：1⃣️一个既可能是新的套接字描述符，也可能是出错指示的整数、2⃣️客户端进程的协议地址以及3⃣️该地址的大小。如果我们对客户端协议地址不感兴趣，那么可以把cliaddr和addrlen均置为空指针。

close函数

#include <unistd.h>
int close(int sockfd); /* 成功返回0， 出错则返回-1 */
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close一个TCP套接字的默认行为是把该套接字标记成已关闭，然后立即返回到调用进程，该套接字描述符不能再由调用的进程使用，也就是说它不能再作为read或write的第一个参数，然而TCP将尝试发送已排队等待发送到对端的任何数据，数据发送完毕后发送的是正常的TCP连接终止序列。

示例：获取服务器时间的程序

头文件

/* file: lib/unp.h */

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

/* Miscellaneous constants */
#define MAXLINE 4096 /* max text line length */

#define LISTENQ 1024 /* 2nd argument to listen() */
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客户端程序

/* file: src/daytime/client.c */
#include "../lib/unp.h"

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int sockfd, n;
    char recvline[MAXLINE + 1];
    struct sockaddr_in servaddr;
    struct in_addr in_val;

    if(argc != 2){
        printf("usage: %s <ip address>\n", argv[0]);
        exit(0);
    }

    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
        perror("socket error");
    
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8000);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
    {
        perror("connect error");
    }
    printf("connecting on %s:%hu\n", inet_ntop(AF_INET, &servaddr.sin_addr, recvline, sizeof(recvline)), ntohs(servaddr.sin_port));

    while((n = read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > 0){
        recvline[n] = 0;
        if(fputs(recvline, stdout) == EOF)
            perror("fputs error");
    }

    if(n < 0) perror("read error");
    return 0;
}
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服务端程序

/* file: src/daytime/server.c */
#include "../lib/unp.h"
#include <time.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int listenfd, connfd;
    socklen_t len;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    char buff[MAXLINE];
    time_t ticks;

    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    // servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); /* 该方法已弃用 */
    inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(8000);

    if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        perror("bind error");
    char addr[MAXLINE];
    printf("binding on %s:%hu\n", inet_ntop(AF_INET, &servaddr.sin_addr, addr, sizeof(addr)), ntohs(servaddr.sin_port));

    if(listen(listenfd, LISTENQ) < 0)
        perror("listen error");
    
    
    for(;;)
    {
        len = sizeof(cliaddr);
        connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &len);
        if(connfd < -1) perror("accept error");

        char addr[MAXLINE];
        printf("A client from %s:%hu connected in \n", inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, addr, sizeof(addr)), ntohs(cliaddr.sin_port));

        ticks = time(NULL);
        snprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s\r\n", ctime(&ticks));
        if(write(connfd, buff, strlen(buff)) < -1)
            perror("write error");

        close(connfd);
    }
    
    return 0;
}
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编译和运行

cc daytimetcpsrv.c -o server
cc daytimetcpcli.c -o cli
sudo ./server
# 另外一个shell窗口，重复执行多次
./cli 127.0.0.1
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服务端输出：

bingbig@macbook $ sudo ./server
binding on 127.0.0.1:8000
binding on 127.0.0.1:8000
A client from 127.0.0.1:51436 connected in
A client from 127.0.0.1:51437 connected in
A client from 127.0.0.1:51438 connected in
A client from 127.0.0.1:51439 connected in
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客户端输出：

bingbig@macbook $ ./cli 127.0.0.1
connecting on 127.0.0.1:8000
Mon Dec 17 22:18:07 2018
bingbig@macbook $ ./cli 127.0.0.1
connecting on 127.0.0.1:8000
Mon Dec 17 22:18:09 2018
bingbig@macbook $ ./cli 127.0.0.1
connecting on 127.0.0.1:8000
Mon Dec 17 22:18:10 2018
bingbig@macbook $ ./cli 127.0.0.1
connecting on 127.0.0.1:8000
Mon Dec 17 22:18:10 2018
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TIP

  • 在Mac上，可以通过sudo lsof -nP -iTCP:端口号 -sTCP:LISTEN 命令查看端口的占用情况。
  • 上面所列代码很多函数的使用忽略了错误的出现，实际开发需要处理错误。

getsockname和getpeername函数

#include <sys/socket.h>
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *localaddr, socklen_t *addrlen);
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *peeraddr, socklen_t *addrlen);
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最近更新: 12/26/2018, 9:16:21 AM

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