1 一个简单的 Socket 程序

server.cpp

#include <netinet/in.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>

int main()
{
    int nListenSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    std::cout << nListenSocket << std::endl;

    if(-1 == nListenSocket)
    {
    std::cout << "socket error" << std::endl;
    return 0;
    }

    sockaddr_in ServerAddress;
    memset(&ServerAddress, 0, sizeof(sockaddr_in));
    ServerAddress.sin_family = AF_INET;
    ServerAddress.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    ServerAddress.sin_port = htons(4000);

    if(::bind(nListenSocket, (sockaddr *)&ServerAddress, sizeof(sockaddr_in)) == -1)
    {
    std::cout << "bind error" << std::endl;
    ::close(nListenSocket);
    return 0;
    }

    if(::listen(nListenSocket, 23) == -1)
    {
    std::cout << "listen error" << std::endl;
    ::close(nListenSocket);
    return 0;
    }

    sockaddr_in ClientAddress;
    socklen_t LengthOfClientAddress = sizeof(sockaddr_in);
    int nConnectedSocket = ::accept(nListenSocket, (sockaddr *)&ClientAddress, &LengthOfClientAddress);
    if(-1 == nConnectedSocket)
    {
    std::cout << "accept error" << std::endl;
    ::close(nListenSocket);
    return 0;
    }

    ::write(nConnectedSocket, "Hello World\n", 13);

    ::close(nConnectedSocket);
    ::close(nListenSocket);

    return 0;
}

client.cpp

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <memory.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>

int main()
{
    int nClientSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(-1 == nClientSocket)
    {
    std::cout << "socket error" << std::endl;
    return 0;
    }

    sockaddr_in ServerAddress;
    memset(&ServerAddress, 0, sizeof(sockaddr_in));
    ServerAddress.sin_family = AF_INET;
    if(::inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &ServerAddress.sin_addr) != 1)
    {
    std::cout << "inet_pton error" << std::endl;
    return 0;
    }

    ServerAddress.sin_port = htons(4000);

    if(::connect(nClientSocket, (sockaddr*)&ServerAddress, sizeof(ServerAddress)) == -1)
    {
    std::cout << "connect error" << std::endl;
    return 0;
    }

    char buf[13];
    ::read(nClientSocket, buf, 13);

    std::cout << buf << std::endl;

    ::close(nClientSocket);

    return 0;
}

编译并运行

服务器端：

g++ -o server server.cpp -g
./server
3

客户端端：

g++ -o client client.cpp -g
./client
Hello World

可以看到客户端成功与服务器建立连接，服务器给客户端发送了“Hello World”。

2 Socket 函数的相关内容

2.1 Socket 函数

Socket 函数的头文件为：<sys/socket.h>

Socket 函数的原型为：int socket(int family, int type, int protocol);

Socket 函数的返回值称为套接字，这个套接字是一个非负整数值。若 Socket 函数出错，将返回-1。

其中 family 表示协议族或者协议域。有值：

协议名称	协议名称	值
AF_INET	IPv4 协议	2
AF_INET6	IPv6 协议	10
AF_LOCAL	Unix 域协议	1
AF_ROUTE	路由器套接口	16
AF_KEY	密钥套接口	15

其中 type 表示套接口的类型。有值：

接口类型	接口名称	值
SOCK_STREAM	字节流套接口	1
SOCK_DGRAM	数据报套接口	2
SOCK_SEQPACKET	有序分组套接口	5
SOCK_RAW	原始套接口	3
SOCK_PACKET	数据链路套接口	10

其中 protocol 是传输协议的类型。有值：

传输协议的类型	传输协议类型名称	值
IPPROTO_TCP	TCP 传输协议	6
IPPROTO_UDP	UDP 传输协议	7
IPPROTO_SCTP	SCTP 传输协议	132

在 protocol 中，可以取值为 0，让系统根据 family 和 type 的值自动选取合适的 protocol 值。

此行代码表明 socket 连接使用的是 Ipv4 协议，套接口的类型为字节流套接口。

2.2 套接字的地址结构

Ipv4 套接口地址结构为：

在编程中，首先定义一个套接口接口对象，然后使用 memet 函数将内存区域清 0。之后对其结构体字段进行赋值。

服务端代码：

客户端代码：

2.3 bind 函数

bind 函数用于将套接口地址信息与套接口绑定在一起。
函数原型为：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);

其中参数的含义为：

参数	参数含义
sockfd	socket 函数的返回值
myaddr	套接口地址信息，包括 family、端口、IP
addrlen	套接口地址结构大小
类型 socklen_t	unsigned int
返回值	成功为 0，出错为-1

TCP 服务器若使用 bind 函数，则将服务器绑定在一个已经设置好的端口上。如果不是用 bind 函数，则将在调用 listen 函数/connect 函数中，自动给服务器分配一个端口。

2.4 listen 函数

listen 函数将一个未连接的套接口转换为一个被动套接口。

其函数原型为：int listen(int sockfd, int backlog); 第一个 sockfd 参数表示成功创建的 TCP 套接字，第二个 backlog 参数表示 TCP 处理连接的队列长度。

listen 函数在运行中要维护两个队列：未完成连接队列和已完成连接队列。

2.5 accept 函数

accept 函数将从已完成连接的队列中取出下一个已完成的连接。如果已完成连接的队列为空，则将进入睡眠状态。

其函数原型为：int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen); 若接收错误，则返回-1。

其中参数的含义为：

参数	参数的含义
sockfd	socket 函数的返回值
cliaddr	当 accept 函数返回时，内核将从已完成连接队列中，取出一个连接；并将该连接的客户端信息（协议族、IP、Port），保存在 cliaddr 指向的结构体中
addrlen	调用 accept 前，*addrlen 的值为 cliaddr 实际所指的套接口地址结构的长度；accept 返回时，内核填充*addrlen，该值为确切地客户套接口地址结构长度

3.6 connect 函数

connect 函数的作用是使客户端向服务器端发起 TCP 连接。

其函数原型为：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen); 连接成功则返回 0，连接出错则返回-1。
其中参数的含义为：

参数	参数的含义
sockfd	socket 函数的返回值
servaddr	服务器的地址信息，包括 IP，Port，协议族
addrlen	服务器套接口地址结构的长度

如果连接失败，则套接字将不可以再使用，必须关闭。

3.7 数据收发函数

数据收发函数有 read、write、send、recv、close。read 函数将缓冲区的数据读出，write 函数将数据发送到缓冲区。send 函数将数据发出，recv 函数接收数据。close 函数负责结束数据传输。