■套接字（socket）编程
在TCP/IP协议中，“IP地址+TCP或UDP端口号”唯一标识网络通讯中的一个进程，“IP地址+端口号”就叫做套接字。
在TCP协议中，建立连接的两个进程各自有一个套接字来标识，那么这两个套接字组成的socket pair就唯一标示一个连接。“socket”本身有“插座”的意思，用来描述网络连接中的一对一关系。
为TCP/IP协议设计的应用层编程接口称为socket API。
下面介绍TCP协议以及UDP协议的函数接口。
■TCP套接字
□大小端
内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端之分，磁盘文件中的多字节数据相对于文件的偏移地址也有大端小端之分。网络数据流同样有大端小端之分，网络数据流的地址规定：先发出去的数据是低地址，后发出去的数据是高地址。
TCP/IP协议规定，网络数据流应采用大端字节序，即低地址高字节。例如上一节的UDP段格式中，地址0~1是十六位的源端口号，如果这个端口号是1000（0x3e8），则地址0是0x03，地址1是0xe8,先发地址0，后发地址1。但如果发送主机是小端字节序的，这16位就会被解释成0x3e8而不是1000。因此，这中间要进行字节序的转换。
进行网络字节序和主机字节序的转换可以调用一下库函数：
h表示host
n表示network
l表示32位长整数
s表示16位短整数。例如htonl表示将32位的长整数从主机字节序转换成网络字节序。
socket地址的数据类型及相关函数socket API是一层抽象的网络编程接口，适用于各种底层网络协议。然而，各种网络协议的地址格式并不相同。
□sockaddr数据结构：
IPv4和IPv6的地址格式定义在netinet/in.h中，IPv4地址用sockaddr_in结构体表示，IPv6地址用sockaddr_in6结构体表示。UNIX Domain Socket的地址格式定义在sys/un.h中，用sockaddr_un结构体表示。IPv4、IPv6和UNIXDomain Socket的地 址类型分别定义为常数AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX。它们的结构不尽相同，但开头是一样的。这样，只要取得某种sockaddr结构体的首地址，不需要知道具体是哪种类型的sockaddr结构体，就可以根据地址类型字段确定结构体中的内容。因此，socket API可以接受各种类型的sockaddr结构体指针做参数，例如bind、accept、connect等函数，这些函数的参数应该设计成void *类型以便接受各种类型的指针，但是sock API的实现早于ANSI C标准化，那时还没有void *类型，因此这些函数的参数都用struct sockaddr *类型表示,在传递参数之前要强制类型转换一下：
基于IPv4的socket网络编程中，sockaddr_in中的成员struct in_addr sin_addr表示32位 的IP 地址。但是我们通常用点分十进制的字符串表示IP 地址，以下函数可以在字符串表示和in_addr表示之间转换。
字符串转点分十进制的函数：
□TCP协议通讯流程：
服务器：调用socket()、bind()、listen()完成初始化后，调用accept()阻塞等待，处于监听端口的状态。
客户端：调用socket()初始化完成后，调用connect()发出SYN段并阻塞等待服务器应答。服务器应答一个SYN-ACK段，客户端收到后从connect()返回，同时应答一个ACK段。
服务器：收到客户端收到的ACK后从accept()返回。
□简单的TCP网络程序
tcp_server.c
程序中用到的socket API有：
<1>
socket()打开一个网络通讯端口，如果成功的话，就像open()一样返回一个文件描述符，应用程序可以像读写文件一样用read/write在网络上收发数据，如果socket()调用出错则返回-1。对于IPv4，family参数指定为AF_INET。对于TCP协议，type参数指定为SOCK_STREAM，表示面向流的传输协议。
<2>
bind()的作用是将参数sockfd和myaddr绑定在⼀一起，使sockfd这个用于网络通讯的文件描述符监听myaddr所描述的地址和端口号。前面讲过,struct sockaddr *是一个通用指针类型，myaddr参数实际上可以接受多种协议的sockaddr结构体，而它们的长度各不相同，所以需要第三个参数 addrlen指定结构体的长度。我们的程序中对myaddr参数是这样初始化的：
local.sin_family =AF_INET;
local.sin_port =htons(_port);
local.sin_addr.s_addr =inet_addr(_ip);
<3>
当有客户端发起连接时，服务器调用的accept() 返回并接受这个连接，如果有大量的客户端发起连接而服务器来不及处理，尚未accept的客户端就处于连接等待状态，listen()声明sockfd处于监听状态，并且最多允许有backlog个客户端处于连接等待状态，如果接收到更多的连接请求就忽略。listen()成功返回0，失败返回-1。
<4>
三方握⼿手完成后，服务器调用accept()接受连接，如果服务器调用accept()时还没有客户端的连接请求，就阻塞等待直到有客户端连接。addr是一个传出参数，accept()返回时传出客户端的地址和端口号。addrlen参数是一个传入传出参数(value-result argument)，传入的是调用者提供的缓冲区addr 的长度以避免缓冲区溢出问题，传出的是客户端地址结构体的实际长度(有可能没有占满调用者提供的缓冲区)。如果给addr 参数传NULL，表示不关心客户端的地址。
tcp_client.c
由于客户端不需要固定的端口号，所以不用bind()，客户端的端口号由内核⾃自动分配。服务器也不是必须调用bind()，但如果服务器不调用bind()，内核会自动给服务器分配监听端口，每次启动服务器时端口号都不一样，客户端要连接服务器就会遇到麻烦。
客户端需要调用connect()连接服务器，connect和bind的参数形式一致，区别在于bind的参数是自己的地址，而connect的参数是对方的地址。connect()成功返回0,出错返回-1。
先编译运行服务器，再运行客户端，给服务器发消息：
服务器回应消息：
现在用Ctrl C使 server终止，这时马上再运行server，结果是：
bind error: Address already in use
这是因为，虽然server的应用程序终止了，但TCP协议层的连接并没有完全断开，因此不能再次监听同样的server端口。现在用Ctrl C把client也终止。client终止时自动关闭socket描述符，server的TCP连接收到client发的 FIN段后处于TIME_WAIT状态。
TCP协议规定，主动关闭连接的一方要处于TIME_WAIT状态，等待两个MSL时间后才能回到CLOSED状态，因为我们先Ctrl-C终止了server，所以server是主动关闭连接的一方，在TIME_WAIT期间仍然不能再次监听同样的server端口。
可以用netstat -nltp找到它的PID，然后用kill命令将它杀掉，就可以重新绑定了：
