Linux中网络编程常用函数详解

本片博客主要介绍TCP编程，包括TCP常用函数的介绍，以及实例演示

1、函数说明

在编程总常用的基本函数有socket()、bind()、listen()、accept()、send()、sendto()、recvfrom()等，下面开始介绍这些函数的功能以及使用方法：

soscket()：该函数用于创建一个套接字，同时指定协议与类型。socket返回的fd叫做监听fd，是用来监听客户端的，不能用来和任何客户端进行读写；accept返回的fd叫做连接fd，用来和连接那端的客户端程序进行读写。

所需头文件	#include<sys/socket.h> #include <sys/types.h>
函数原型	int socket(int domain, int type, int protocol);
函数传入值	domain：协议族	AF_INET：IPv4协议
		AF_INET6：IPv6协议
		AF_LOCAL：UNIX域协议
		AF_ROUTE：路由套接字
		AF_KEY：密钥套接字
	type：套接字类型	SOCK_STREAM：流式套接字
		SOCK_DGRAM：数据报套接字
		SOCK_RAW：原始套接字
	protocol：0（原始套接字除外）
函数返回值	成功：非负套接字描述符
	错误：-1

bind()：该函数将保存在相应地址结构中的地址信息和套接字进行绑定。它主要用于服务器端，客户端创建的套接字可以不绑定地址。绑定时一般需要指定IP地址和端口号，否则内核会随意分配一个临时端口给套接字。IP地址可以直接指定0本机的IP地址（如inet_addr("192.168.1.123")）,或者使用宏INADDR_ANY，允许将套接字与服务器的任意网络接口（如eth0、eth0:1、eth1等）进行绑定。

所需头文件	#include <sys/types.h>
函数原型	int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	addr：绑定的地址
	addrlen：地址长度
函数返回值	成功：0
	错误：-1

listen()：在服务端程序成功建立套接字并于地址进行绑定之后，通过调用listen函数将套接字设置成监听模式（被动模式），准备接受客户端的连接请求。

注意：backlog参数，服务器在调用listen和accept后，就会阻塞在accept函数上，accpet函数返回后循环调用accept函数等待客户的TCP连接。如果这时候又大量的用户并发发起connect连接，那么在listen有队列上限(最大可接受TCP的连接数)的情况下，有多少个connect会成功了。试验证明，当连接数远远高于listen的可连接数上限时，客户端的大部分TCP请求会被抛弃，只有当listen监听队列空闲或者放弃某个连接时，才可以接收新的连接。

参考：https://blog.csdn.net/sukhoi27smk/article/details/11903415

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所需头文件	#include<sys/socket.h>
函数原型	int listen(int sockfd, int backlog);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	backlog：请求队列中允许的最大请求，大多数系统默认为5
函数返回值	成功：0
	错误：-1

accept()：服务器端通过调用accept()函数等待并接受客户端的连接请求。建立好TCP连接之后，该函数会返回一个已连接的套接字。返回值是一个fd，accept正确返回就表示我们已经和前来连接我的客户端之间建立了一个TCP连接了，以后我们就要通过这个连接来和客户端进行读写操作，读写操作就需要一个fd，这个fd就由accept来返回了。

所需头文件	#include<sysy/socket.h>
函数原型	int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	addr：用于保存客户端地址
	addrlen：地址长度
函数返回值	成功：建立好连接的套接字描述符
	错误：-1

connect()：客户端通过该函数向服务器端的监听套接字发送请求

所需头文件	#include<sys/socket.h>
函数原型	int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	addr：服务器端地址
	addrlen：地址长度
函数返回值	成功：0
	错误：-1

send()和recv()：这两个函数通常在TCP通信过程中用于发送和接收数据,也可用在UDP中。

所需头文件	#include
函数原型	ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	buf：发送缓冲区的地址
	flags：一般为0
	len：发送数据的长度
函数返回值	成功：实际发送的字节数
	错误：-1

所需头文件	#include
函数原型	ssize_t recv(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	buf：存放接收数据的缓冲区
	flags：一般为0
	len：接收数据的长度
函数返回值	成功：实际接收到的字节数
	错误：-1

sendto()和recvfrom()：这两个函数通常在UDP通信过程中用于发送和接收数据。当用在TCP时，后面的几个与地址有关的参数不起作用，函数作用等同于send()和recv()

所需头文件	#include<sys/socket.h>
函数原型	ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	buf：发送缓冲区首地址
	len：发送数据的长度
	flags：一般为0
	dest_addr：接收方的IP地址和端口号
	addrlen：地址长度
函数返回值	成功：实际发送的字节数
	错误：-1

所需头文件	#include<sys/socket.h>
函数原型	ssize_t recvfrom(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *src_addr, socklen_t addrlen);
函数传入值	sockfd：套接字描述符
	buf：接收缓冲区首地址
	len：接收数据的长度
	flags：一般为0
	dest_addr：发送方的IP地址和端口号
	addrlen：地址长度
函数返回值	成功：实际接收的字节数
	错误：-1

3、编程示例

示例分两部分，一部分是服务器，一部分是客户端

流程图如下：

/*
server.c

*/

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


#define BUF_SIZE 128

int main(int argc, char *argv[])
{
	int sockfd, connfd;
	struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
	char buf[BUF_SIZE] = {0};
	socklen_t peerlen;
	
	if(argc < 3)
	{
		printf("Usage：%s <IP> <port>\n", argv[0]);	//提示输入
		exit(-1);
	}
	
	/*建立socket连接*/
	
	if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
	{
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	printf("sockfd = %d\n", sockfd);
	
	/*设置soscket_in结构体中相关参数*/
	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));		//把字符串转换成整型数，然后转换成对应的网络字节序
	servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);	//sin_addr这个结构体中只有一个元素
	
	/*绑定函数bind()，将socket描述符与本地的Ip与端口绑定*/
	if(bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
	{
		perror("bind");
		exit(-1);
	}
	printf("bind success\n");
	
	/*调用listen()函数，设置监听模式*/
	if(listen(sockfd, 10) < 0)
	{
		perror("listen");
		exit(-1);
	}
	printf("listen success\n");
	
	/*调用accept()函数，等待客户端的连接*/
	peerlen = sizeof(cliaddr);
	while(1)
	{
		
		if((connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &peerlen)) < 0)	//程序会阻塞在accept这里，直到有客户端来连接
		{
			perror("accept");
			exit(-1);
		}
		printf("connect success\n");
		/*调用recv()函数接收客户端发送的数据*/
		memset(buf, 0, sizeof(buf));
		if(recv(connfd, buf, BUF_SIZE, 0) == -1)
		{
			perror("recv");
			exit(-1);
		}
		printf("Receve a message: %s", buf);
		strcpy(buf, "welcome to server\n");
		send(connfd, buf, BUF_SIZE, 0);
		
		close(connfd);
	}
	
	close(sockfd);
	exit(0);	
}

/*
client.c

*/

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


#define BUF_SIZE 128

int main(int argc, char *argv[])
{
	int sockfd;
	struct sockaddr_in servaddr;
	char buf[BUF_SIZE] = {"hello Server"};
	
	if(argc < 3)
	{
		printf("Usage：%s <IP> <port>\n", argv[0]);	//提示执行程序是 传递的参数
		exit(-1);
	}
	
	/*建立socket*/
	
	if(sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) < 0)
	{
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	printf("listenfd = %d\n", sockfd);
	
	/*设置soscket_in结构体中相关参数*/
	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));		//把字符串转换成整型数，然后转换成对应的网络字节序
	servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);	//sin_addr这个结构体中只有一个元素
		
	if(connect(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)	//程序会阻塞在accept这里，直到有客户端来连接
	{
		perror("connect");
		exit(-1);
	}
	
	send(sockfd, buf, BUF_SIZE, 0);
	/*调用recv()函数接收客户端发送的数据*/
	if(recv(sockfd, buf, BUF_SIZE, 0) == -1)
	{
		perror("recv");
		exit(-1);
	}
	printf("Receve a message: %s", buf);
	
	close(sockfd);

	exit(0);	
}

运行结果