TCPnote

[TOC]

1.基于TCP的服务器端/客户端的是实现流程

服务器端：

	graph TB
		socket --> bind --> listen --> accept --> read/write --> close

客户端：

	graph TB
		socket --> connect --> read/write --> close

---

2.socket()

socket()函数用于创建套接字

#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
/*
成功时返回文件描述符，失败时返回-1
domain: 套接字中使用的协议族（Protocol Family）
type: 套接字数据传输的类型信息
protocol: 计算机间通信中使用的协议信息
*/

• 协议族（domain字段）：

一般选择ipv4协议族即可，即PF_INET

名称	协议族
PF_INET	IPV4 互联网协议族
PF_INET6	IPV6 互联网协议族
PF_LOCAL	本地通信 Unix 协议族
PF_PACKET	底层套接字的协议族
PF_IPX	IPX Novel 协议族

• 套接字类型(type可选字段)：

面向连接的套接字SOCK_STREAM特征：

可靠，有序，无数据边界（指可以多次write、read）

面向消息的套接字SOCK_DGRAM特征：

快速，不可靠，不一定有序，有数据边界，每次传输数据大小有限制

名称	类型
SOCK_STREAM	面向连接的套接字，用于TCP
SOCK_DGRAM	面向消息的套接字，用于UDP

• 协议的最终选择（protocol字段):

IPV4加上套接字类型即可唯一确定传输协议了，因此默认填0即可

名称	类型
IPPROTO_TCP	用于TCP
IPPROTO_UDP	用于UDP

---

3.bind()

bind()函数用于给套接字分配地址

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
//成功时返回0，失败时返回-1

• sockfd参数：

即通过socket创建返回的套接字id

• myaddr参数：

ipv4一般使用sockaddr_in结构体会比较方便，调用方法如：

sockaddr_in serv_addr;

//初始化serv_addr一系列操作

if (bind(fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
  error_handling("bind() error");
}

• addrlen参数：

返回sockaddr_in对象的大小即可

4.sockaddr_in相关初始化

在初始化之前记得将所有成员初始化为0，即

sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));

结构体的定义如下：

struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family;  //地址族（Address Family）
    uint16_t sin_port;       //16 位 TCP/UDP 端口号
    struct in_addr sin_addr; //32位 IP 地址
    char sin_zero[8];        //不使用
};

该结构体中提到的另一个结构体 in_addr 定义如下，它用来存放 32 位IP地址

struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr; //32位IPV4地址
}

• 成员 sin_family

每种协议适用的地址族不同，比如，IPV4 使用 4 字节的地址族，IPV6 使用 16 字节的地址族。

地址族（Address Family）	含义
AF_INET	IPV4用的地址族
AF_INET6	IPV6用的地址族
AF_LOCAL	本地通信中采用的 Unix 协议的地址族

• 成员 sin_port

在网络传输中，sin_port和sin_addr都以网络字节序保存

帮助转换字节序的函数：

unsigned short htons(unsigned short);
unsigned short ntohs(unsigned short);
unsigned long htonl(unsigned long);
unsigned long ntohl(unsigned long);


- htons 的 h 代表主机（host）字节序。
- htons 的 n 代表网络（network）字节序。
- s 代表 short    16位
- l 代表 long			32位

通常调用方式为：

char *serv_port = "9190";
...
serv_addr.sin_port = htons(atoi(serv_port));

• 成员sin_addr

可以看到它是属于结构体struct addr_in，里面有一个in_addr_t类型的变量

存在函数可以帮助我们将字符串的ip地址转化为32位的in_addr_t

#include <arpa/inet.h>
in_addr_t inet_addr(const char *string);
//成功时返回32位网络字节序，失败返回INADDR_NONE

还有函数也能够实现，且使用频率更高：

#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *string, struct in_addr *addr);
/*
成功时返回 1 ，失败时返回 0
string: 含有需要转换的IP地址信息的字符串地址值
addr: 将转换后的结果存入到addr中
*/

#include <arpa/inet.h>
char *inet_ntoa(struct in_addr adr);
/*
该函数将通过参数传入的整数型IP地址转换为字符串格式并返回。但要小心，返回值为 char 指针，返回字符串地址意味着字符串已经保存在内存空间，但是该函数未向程序员要求分配内存，而是再内部申请了内存保存了字符串。也就是说调用了该函数候要立即把信息复制到其他内存空间。因此，若再次调用 inet_ntoa 函数，则有可能覆盖之前保存的字符串信息。总之，再次调用 inet_ntoa 函数前返回的字符串地址是有效的。若需要长期保存，则应该将字符串复制到其他内存空间。
总之就是多次调用，需要保存前一次的值
*/

推荐写法：

大多数情况下利用常数IADDR_ANY来自动分配服务器端的ip地址，会方便很多

serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

• 成员sinzero

无特殊含义，必须被填充为0，因此在一开始建议调用

memset(&addr, 0, sizeof(addr));

---

5.listen()

#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
//成功时返回0，失败时返回-1
//sock: 希望进入等待连接请求状态的套接字文件描述符，传递的描述符套接字参数称为服务端套接字
//backlog: 连接请求等待队列的长度，若为5，则队列长度为5，表示最多使5个连接请求进入队列      

6.accept()

#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
/*
成功时返回文件描述符，失败时返回-1
sock: 服务端套接字的文件描述符
addr: 保存发起连接请求的客户端地址信息的变量地址值
addrlen: 的第二个参数addr结构体的长度，但是存放有长度的变量地址。
*/

7.connect()

#include <sys/socket.h>
int connect(int sock, struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
/*
成功时返回0，失败返回-1
sock:客户端套接字文件描述符
servaddr: 保存目标服务器端地址信息的变量地址值
addrlen: 以字节为单位传递给第二个结构体参数 servaddr 的变量地址长度
*/

8.read() / write()

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
/*
成功时返回接收的字节数（但遇到文件结尾则返回 0），失败时返回 -1
fd : 显示数据接收对象的文件描述符
buf : 要保存接收的数据的缓冲地址值。
nbytes : 要接收数据的最大字节数
*/


#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
/*
成功时返回写入的字节数 ，失败时返回 -1
fd : 显示数据传输对象的文件描述符
buf : 保存要传输数据的缓冲值地址
nbytes : 要传输数据的字节数
*/