Linux网络编程之socket编程(一)

socket可以看成是用户进程与内核网络协议栈的编程接口。socket不仅可以用于本机的进程间通信，还可以用于网络上不同主机的进程间通信。

内容概括：
1.初识socket
2.IPv4套接口地址结构
3.通用地址结构
4.网络字节序
5.字节序转换函数
6.地址转换函数
7.套接字类型

1. 初识socket
2. IPv4套接口地址结构
   （1）IPv4套接口地址结构通常也称为“网际套接字地址结构”，它以“sockaddr_in”命名，定义在头文件<netinet/in.h>中：
   
   C++

   struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */ in_port_t sin_port; /* port in network byte order */ struct in_addr sin_addr; /* internet address */ };

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   struct sockaddr_in { sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */ in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */ struct in_addr sin_addr;   /* internet address */ };

   
   1）sin_family：指定该地址家族，在这里必须设为AF_INET。
   2）sin_port：端口。
   3）sin_addr：IPv4的地址。
3. 通用地址结构
   通用地址结构用来指定与套接字关联的地址：
   
   C++

   struct sockaddr { unit8_t sin_len; sa_family_t sin_family; char sa_data[14]; }

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   struct sockaddr { unit8_t sin_len; sa_family_t sin_family; char sa_data[14]; }

   
   1）sin_len：整个sockaddr结构体的长度。
   2）sin_family：指定该地址家族。
   3）sa_data：由sin_family决定它的形式。
4. 网络字节序
   （1）字节序
   1）大端字节序(Big Endian)：最高有效位(MSB：Most Significant Bit)存储于最低内存地址处，最低有效位(LSB)存储于最高内存地址处。
   2）小端字节序(Small Endian)：最高有效位存储于最高内存地址处，最低有效位存储于最低内存地址处。
   （2）主机字节序
   不同的主机有不同的字节序，如X86为小端字节序，Motorola 6800为大端字节序，ARM字节序是可配置的。
   （3）网络字节序
   网络字节序规定为大端字节序。
   （4）测试自己的主机是大端字节序还是小端字节序：
   
   C++

   #include <stdio.h> int main(void) { unsigned int x = 0x12345678; unsigned char *p = (unsigned char*)&x; printf("%0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]); return 0; }

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   #include <stdio.h>   int main(void) {         unsigned int x = 0x12345678;         unsigned char *p = (unsigned char*)&x;         printf("%0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);         return 0; }

   
   输出：
   
   $ gcc -o byteorder byteorder.c $ ./byteorder 78 56 34 12

   1 2 3

   $ gcc -o byteorder byteorder.c $ ./byteorder 78 56 34 12

   
   结果显示：最低有效位(78)存储在低内存地址处，是小端字节序。
5. 字节序转换函数
   下面4个函数在头文件<arpa/inet.h>中：
   （1）uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
   （2）uint16_t htons(uint16_t hostshort);
   （3）unint32_t ntohl(uint32_t netlong);
   （4）unint16_t ntohs(uint16_t netshort);
   说明：上述函数中，h代表host；n代表network；s代表short；l代表long。
   示例：将主机字节序转换成网络字节序，并输出对比：
   
   C++

   #include <stdio.h> #include <arpa/inet.h> int main(void) { unsigned int x = 0x12345678; unsigned char *p = (unsigned char*)&x; printf("%0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]); unsigned int y = htonl(x); p = (unsigned char*)&y; printf("%0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]); return 0; }

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   #include <stdio.h> #include <arpa/inet.h>   int main(void) {         unsigned int x = 0x12345678;         unsigned char *p = (unsigned char*)&x;         printf("%0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);           unsigned int y = htonl(x);         p = (unsigned char*)&y;         printf("%0x %0x %0x %0x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);         return 0; }

   
   输出：
   
   78 56 34 12 12 34 56 78

   1 2	78 56 34 12 12 34 56 78

   
   果然，本主机字节序与网络字节序是相反的。
6. 地址转换函数
   
   C++

   #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp); in_addr_t inet_addr(const char *cp); char *inet_ntoa(struct in_addr in);

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   #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp); in_addr_t inet_addr(const char *cp); char *inet_ntoa(struct in_addr in);

   
   （1）示例1：inet_addr函数将一个点分十进制的ip地址转换成一个网络字节序的32位整数，再以主机字节序打印：
   
   C++

   #include <stdio.h> #include <arpa/inet.h> int main(void) { unsigned long addr = inet_addr("192.168.0.100"); printf("addr=%u\n", ntohl(addr)); return 0; }

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   #include <stdio.h> #include <arpa/inet.h>   int main(void) {         unsigned long addr = inet_addr("192.168.0.100");         printf("addr=%u\n", ntohl(addr));         return 0; }

   
   输出：
   
   addr=3232235620

   1	addr=3232235620

   
   （2）示例2：inet_ntoa将一个地址结构转换成点分十进制的ip地址：
   
   C++

   #include <stdio.h> #include <arpa/inet.h> int main(void) { unsigned long addr = inet_addr("192.168.0.100"); printf("addr=%u\n", ntohl(addr)); struct in_addr ipaddr; ipaddr.s_addr = addr; printf("%s\n", inet_ntoa(ipaddr)); return 0; }

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   #include <stdio.h> #include <arpa/inet.h>   int main(void) {         unsigned long addr = inet_addr("192.168.0.100");         printf("addr=%u\n", ntohl(addr));           struct in_addr ipaddr;         ipaddr.s_addr = addr;         printf("%s\n", inet_ntoa(ipaddr));         return 0; }

   
   输出：
   
   addr=3232235620 192.168.0.100

   1 2	addr=3232235620 192.168.0.100

   
   （3）inet_aton函数功能跟第二个函数一样。
7. 套接字类型
   （1）流式套接字(SOCK_STREAM)
   提供面向连接的、可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按发送顺序接受。
   （2）数据报式套接字(SOCK_DGRAM)
   提供无连接服务。不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接受顺序混乱。
   （3）原始套接字(SOCK_RAW)