linux socket编程相关函数作用及参数详细分析

1、socket()函数

int socket(int domain, int type, int protocol);

参见/usr/include/bits/socket.h

socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：

domain：即协议域，又称为协议族（family）,地址族。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。

/* Address families. */
#define AF_UNSPEC PF_UNSPEC ->Unspecified.
#define AF_LOCAL PF_LOCAL ->Local to host (pipes and file-domain) UNIX 进程通信协议。
#define AF_UNIX PF_UNIX ->Old BSD name for PF_LOCAL.
#define AF_FILE PF_FILE ->Another non-standard name for PF_LOCAL.
#define AF_INET PF_INET ->IP protocol family.   Ipv4网络协议。
#define AF_AX25 PF_AX25 -> Amateur Radio AX.25.   业余无线AX.25协议。
#define AF_IPX PF_IPX ->  Novell Internet Protocol.  IPX-Novell协议
#define AF_APPLETALK PF_APPLETALK -> Appletalk DDP.   appletalk（DDP）协议。
#define AF_NETROM PF_NETROM ->Amateur radio NetROM.
#define AF_BRIDGE PF_BRIDGE ->Multiprotocol bridge.
#define AF_ATMPVC PF_ATMPVC -> ATM PVCs. 存取原始ATM PVCs。
#define AF_X25 PF_X25 ->Reserved for X.25 project. ITU-T X.25/ISO-8208 协议。
#define AF_INET6 PF_INET6 ->IP version 6. Ipv6 网络协议。
#define AF_ROSE PF_ROSE ->Amateur Radio X.25 PLP.
#define AF_DECnet PF_DECnet ->Reserved for DECnet project.
#define AF_NETBEUI PF_NETBEUI ->Reserved for 802.2LLC project.
#define AF_SECURITY PF_SECURITY ->Security callback pseudo AF.
#define AF_KEY PF_KEY ->PF_KEY key management API.
#define AF_NETLINK PF_NETLINK   核心用户接口装置。
#define AF_ROUTE PF_ROUTE -> Alias to emulate 4.4BSD.
#define AF_PACKET PF_PACKET ->Packet family. 初级封包接口
#define AF_ASH PF_ASH ->Ash.
#define AF_ECONET PF_ECONET ->Acorn Econet.
#define AF_ATMSVC PF_ATMSVC ->ATM SVCs.
#define AF_SNA PF_SNA ->Linux SNA Project
#define AF_IRDA PF_IRDA ->IRDA sockets.
#define AF_PPPOX PF_PPPOX ->PPPoX sockets.
#define AF_WANPIPE PF_WANPIPE ->Wanpipe API sockets.
#define AF_BLUETOOTH PF_BLUETOOTH ->Bluetooth sockets.
#define AF_MAX PF_MAX

type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。这个参数指定一个套接口的类型，套接口可能的类型有：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_SEQPACKET、SOCK_RAW等等，它们分别表明字节流、数据报、有序分组、原始套接口。这实际上是指定内核为我们提供的服务抽象，比如我们要一个字节流。需要注意的，并不是每一种协议簇都支持这里的所有的类型，所以类型与协议簇要匹配。

SOCK_STREAM = 1, /* Sequenced, reliable, connection-based byte streams. */ 提供双向连续且可信赖的数据流，即TCP。
SOCK_DGRAM = 2, /* Connectionless, unreliable datagrams  of fixed maximum length. */使用不连续不可信赖的数据包连接
SOCK_RAW = 3, /* Raw protocol interface. */提供原始网络协议存取
SOCK_RDM = 4, /* Reliably-delivered messages. */提供可信赖的数据包连接
SOCK_SEQPACKET = 5, /* Sequenced, reliable, connection-based,  datagrams of fixed maximum length. */提供连续可信赖的数据包连接
SOCK_PACKET = 10 /* Linux specific way of getting packets  at the dev level. For writing rarp and  other similar things on the user level. */提供和网络驱动程序直接通信。

protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议（这个协议我将会单独开篇讨论！）。见usr/include/linux/in.h:

IPPROTO_IP = 0, /* Dummy protocol for TCP */
IPPROTO_ICMP = 1, /* Internet Control Message Protocol */
IPPROTO_IGMP = 2, /* Internet Group Management Protocol */
IPPROTO_IPIP = 4, /* IPIP tunnels (older KA9Q tunnels use 94) */
IPPROTO_TCP = 6, /* Transmission Control Protocol */
IPPROTO_EGP = 8, /* Exterior Gateway Protocol */
IPPROTO_PUP = 12, /* PUP protocol */
IPPROTO_UDP = 17, /* User Datagram Protocol */
IPPROTO_IDP = 22, /* XNS IDP protocol */
IPPROTO_RSVP = 46, /* RSVP protocol */
IPPROTO_GRE = 47, /* Cisco GRE tunnels (rfc 1701,1702) */
IPPROTO_IPV6 = 41, /* IPv6-in-IPv4 tunnelling */
IPPROTO_PIM = 103, /* Protocol Independent Multicast */
IPPROTO_ESP = 50, /* Encapsulation Security Payload protocol */
IPPROTO_AH = 51, /* Authentication Header protocol */
IPPROTO_COMP = 108, /* Compression Header protocol */
IPPROTO_RAW = 255, /* Raw IP packets */
IPPROTO_MAX

注意：并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。

当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

2、bind()函数

int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

参见/usr/include/bits/socket.h

当一个套接字被创建后，存在一个名字空间（地址族），但它没有被命名。bind（）将套接字地址（包括本地主机地址和本地端口地址）与所创建的套接字号联系起来，即将名字赋予套接字，以对socket定位。

bind()用来设置给参数sockfd的socket一个名称。此名称由参数my_addr指向一sockaddr结构，对于不同的socket domain定义了一个通用的数据结构。
struct sockaddr {
unsigned short int sa_family;
char sa_data[14];
};
sa_family 为调用socket（）时的domain参数，即AF_xxxx值。
sa_data 最多使用14个字符长度。
此sockaddr结构会因使用不同的socket domain而有不同结构定义，例如使用AF_INET domain，其socketaddr结构定义便为
struct socketaddr_in {
unsigned short int sin_family;
uint16_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
};
struct in_addr {
uint32_t s_addr;
};
sin_family 即为sa_family
sin_port 为使用的port编号
sin_addr.s_addr 为IP 地址
sin_zero 未使用。

3、listen()函数

int listen(int socket, int backlog);

listen()用来等待参数socket的套接字连线。参数backlog指定同时能处理的最大连接要求，如果连接数目达此上限则client端将收到ECONNREFUSED的错误。Listen()并未开始接收连线，只是设置socket为listen模式，真正接收client端连线的是accept()。通常listen()会在socket()，bind()之后调用，接着才调用accept()。

返回值
成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno
附加说明
listen()只适用SOCK_STREAM或SOCK_SEQPACKET的socket类型。如果socket为AF_INET则参数backlog 最大值可设至128。

3、accept()函数

 int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

accept()用来接受参数s的socket连线。参数s的socket必需先经bind()、listen()函数处理过，当有连线进来时accept（）会返回一个新的socket去处理代码，往后的数据传送与读取就是经由新的socket处理，而原来参数s的socket能继续使用accept()来接受新的连线要求。连线成功时，参数addr所指的结构会被系统填入远程主机的地址数据。参数addrlen为sockaddr的结构体长度。

返回值：成功则返回新的socket，失败返回-1，错误原因存在于errno中。

4、connect()函数

int  connect(int  sockfd,  const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

connect()用来将参数sockfd 的socket 连至参数serv_addr 指定的网络地址。结构sockaddr请参考bind()。参数addrlen为sockaddr的结构长度。
返回值
成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno中。

5、send()函数 ,sendto()函数

       ssize_t send(int s, const void *buf, size_t len, int flags);
       ssize_t sendto(int s, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *to, socklen_t tolen);
       ssize_t sendmsg(int s, const struct msghdr *msg, int flags);

send()用来将数据由指定的socket 传给对方主机。参数s为已建立好连接的socket。参数msg指向欲连线的数据内容，参数len则为数据长度。参数flags一般设0，其他数值定义如下：
MSG_OOB传送的数据以out-of-band 送出。
MSG_DONTROUTE取消路由表查询
MSG_DONTWAIT设置为不可阻断运作
MSG_NOSIGNAL此动作不愿被SIGPIPE 信号中断。
返回值：成功则返回实际传送出去的字符数。

sendto() 用来将数据由指定的socket传给对方主机。参数s为已建好连线的socket,如果利用UDP协议则不需经过连线操作。参数msg指向欲连线的数据内容，参数flags 一般设0，详细描述请参考send()。参数to用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr请参考bind()。参数tolen为sockaddr的结果长度。
返回值：成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回－1，错误原因存于errno 中。失败返回-1。错误原因存于errno。

sendmsg()用来将数据由指定的socket传给对方主机。参数s为已建立好连线的socket，如果利用UDP协议则不需经过连线操作。参数msg 指向欲连线的数据结构内容，参数flags一般默认为0，详细描述请参考send()。
结构msghdr定义如下
struct msghdr {
void *msg_name; /*Address to send to /receive from . */
socklen_t msg_namelen; /* Length of addres data */
strcut iovec * msg_iov; /* Vector of data to send/receive into */
size_t msg_iovlen; /* Number of elements in the vector */
void * msg_control; /* Ancillary dat */
size_t msg_controllen; /* Ancillary data buffer length */
int msg_flags; /* Flags on received message */
};
返回值：成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回-1，错误原因存于errno

6、recv()函数 ,recvfrom()函数

       ssize_t recv(int s, void *buf, size_t len, int flags);
       ssize_t recvfrom(int s, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen);
       ssize_t recvmsg(int s, struct msghdr *msg, int flags);

recv()用来接收远端主机经指定的socket传来的数据，并把数据存到由参数buf 指向的内存空间，参数len为可接收数据的最大长度。
flags一般设0。其他数值定义如下:
MSG_OOB接收以out-of-band 送出的数据。
MSG_PEEK返回来的数据并不会在系统内删除，如果再调用recv()会返回相同的数据内容。

MSG_WAITALL强迫接收到len大小的数据后才能返回，除非有错误或信号产生。
MSG_NOSIGNAL此操作不愿被SIGPIPE信号中断返回值成功则返回接收到的字符数，失败返回-1，错误原因存于errno中。

recv()用来接收远程主机经指定的socket 传来的数据，并把数据存到由参数buf 指向的内存空间，参数len 为可接收数据的最大长度。参数flags 一般设0，其他数值定义请参考recv()。参数from用来指定欲传送的网络地址，结构sockaddr 请参考bind()。参数fromlen为sockaddr的结构长度。
返回值:成功则返回接收到的字符数，失败则返回-1，错误原因存于errno中。

recvmsg()用来接收远程主机经指定的socket传来的数据。参数s为已建立好连线的socket，如果利用UDP协议则不需经过连线操作。参数msg指向欲连线的数据结构内容，参数flags一般设0，详细描述请参考send()。关于结构msghdr的定义请参考sendmsg()。
返回值: 成功则返回接收到的字符数，失败则返回-1，错误原因存于errno中。

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endprotoent（结束网络协议数据的读取）
相关函数	getprotoent，getprotobyname，getprotobynumber，setprotoent
表头文件	#include<netdb.h>
定义函数	void endprotoent(void);
函数说明	endprotoent()用来关闭由getprotoent()打开的文件。
返回值	无返回值
范例	参考getprotoent()

endservent（结束网络服务数据的读取）
相关函数	getservent，getservbyname，getservbyport，setservent
表头文件	#include<netdb.h>
定义函数	void endservent(void);
函数说明	endservent()用来关闭由getservent()所打开的文件。
返回值	无返回值
范例	参考getservent()。

getsockopt（取得socket状态）
相关函数	setsockopt
表头文件	#include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数	int getsockopt(int s,int level,int optname,void* optval,socklen_t* optlen);
函数说明	getsockopt()会将参数s所指定的socket状态返回。参数optname代表欲取得何种选项状态，而参数optval则指向欲保存结果的内存地址，参数optlen则为该空间的大小。参数level、optname请参考setsockopt()。
返回值	成功则返回0，若有错误则返回-1，错误原因存于errno
错误代码	EBADF 参数 s 并非合法的 socket 处理代码 ENOTSOCK 参数 s 为一文件描述词，非 socket ENOPROTOOPT 参数 optname 指定的选项不正确 EFAULT 参数 optval 指针指向无法存取的内存空间
范例	#include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> main() { int s,optval,optlen = sizeof(int); if ((s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0) perror(“socket”); getsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_TYPE,&optval,&optlen); printf(“optval = %d/n”,optval); close(s); }
执行	optval = 1 /SOCK_STREAM的定义正是此值/

htonl（将32位主机字符顺序转换成网络字符顺序）
相关函数	htons，ntohl，ntohs
表头文件	#include<netinet/in.h>
定义函数	unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);
函数说明	Htonl()用来将参数指定的32位hostlong 转换成网络字符顺序。
返回值	返回对应的网络字符顺序。
范例	参考getservbyport()或connect()。

htons（将16位主机字符顺序转换成网络字符顺序）
相关函数	htonl，ntohl，ntohs
表头文件	#include<netinet/in.h>
定义函数	unsigned short int htons(unsigned short int hostshort);
函数说明	htons()用来将参数指定的16位hostshort转换成网络字符顺序。
返回值	返回对应的网络字符顺序。
范例	参考connect()。

inet_addr（将网络地址转成二进制的数字）
相关函数	inet_aton，inet_ntoa
表头文件	#include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h>
定义函数	unsigned long int inet_addr(const char *cp);
函数说明	inet_addr()用来将参数cp所指的网络地址字符串转换成网络所使用的二进制数字。网络地址字符串是以数字和点组成的字符串，例如:“163.13.132.68”。
返回值	成功则返回对应的网络二进制的数字，失败返回-1。

inet_aton（将网络地址转成网络二进制的数字）
相关函数	inet_addr，inet_ntoa
表头文件	#include<sys/scoket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h>
定义函数	int inet_aton(const char * cp,struct in_addr *inp);
函数说明	inet_aton() 用来将参数 cp 所指的网络地址字符串转换成网络使用的二进制的数字，然后存于参数 inp 所指的 in_addr 结构中。结构 in_addr 定义如下 struct in_addr { unsigned long int s_addr; };
返回值	成功则返回非0值，失败则返回0。

inet_ntoa（将网络二进制的数字转换成网络地址）
相关函数	inet_addr，inet_aton
表头文件	#include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h>
定义函数	char * inet_ntoa(struct in_addr in);
函数说明	inet_ntoa()用来将参数in所指的网络二进制的数字转换成网络地址，然后将指向此网络地址字符串的指针返回。
返回值	成功则返回字符串指针，失败则返回NULL。

ntohs（将16位网络字符顺序转换成主机字符顺序）
相关函数	htonl，htons，ntohl
表头文件	#include<netinet/in.h>
定义函数	unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort);
函数说明	ntohs()用来将参数指定的16位netshort转换成主机字符顺序。
返回值	返回对应的主机顺序。
范例	参考getservent()。

ntohl（将32位网络字符顺序转换成主机字符顺序）
相关函数	htonl，htons，ntohs
表头文件	#include<netinet/in.h>
定义函数	unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong);
函数说明	ntohl()用来将参数指定的32位netlong转换成主机字符顺序。
返回值	返回对应的主机字符顺序。
范例	参考getservent()。

setprotoent（打开网络协议的数据文件）
相关函数	getprotobyname, getprotobynumber, endprotoent
表头文件	#include <netdb.h>
定义函数	void setprotoent (int stayopen);
函数说明	setprotoent()用来打开/etc/protocols，如果参数stayopen值为1，则接下来的getprotobyname()或getprotobynumber()将不会自动关闭此文件。

setservent（打开主机网络服务的数据文件）
相关函数	getservent, getservbyname, getservbyport, endservent
表头文件	#include < netdb.h >
定义函数	void setservent (int stayopen);
函数说明	setservent()用来打开/etc/services，如果参数stayopen值为1，则接下来的getservbyname()或getservbyport()将补回自动关闭文件。

setsockopt（设置socket状态）
相关函数	getsockopt
表头文件	#include<sys/types.h> #include<sys/socket.h>
定义函数	int setsockopt(int s,int level,int optname,const void * optval,,socklen_toptlen);
函数说明	setsockopt() 用来设置参数 s 所指定的 socket 状态。参数 level 代表欲设置的网络层，一般设成 SOL_SOCKET 以存取 socket 层。参数 optname 代表欲设置的选项，有下列几种数值 : SO_DEBUG 打开或关闭排错模式 SO_REUSEADDR 允许在 bind （）过程中本地地址可重复使用 SO_TYPE 返回 socket 形态。 SO_ERROR 返回 socket 已发生的错误原因 SO_DONTROUTE 送出的数据包不要利用路由设备来传输。 SO_BROADCAST 使用广播方式传送 SO_SNDBUF 设置送出的暂存区大小 SO_RCVBUF 设置接收的暂存区大小 SO_KEEPALIVE 定期确定连线是否已终止。 SO_OOBINLINE 当接收到 OOB 数据时会马上送至标准输入设备 SO_LINGER 确保数据安全且可靠的传送出去。
参数	optval代表欲设置的值，参数optlen则为optval的长度。
返回值	成功则返回0，若有错误则返回-1，错误原因存于errno。
附加说明	EBADF 参数 s 并非合法的 socket 处理代码。 ENOTSOCK 参数 s 为一文件描述词，非 socket 。 ENOPROTOOPT 参数 optname 指定的选项不正确。 EFAULT 参数 optval 指针指向无法存取的内存空间。
范例	参考getsockopt()。

shutdown（终止socket通信）
相关函数	socket，connect
表头文件	#include<sys/socket.h>
定义函数	int shutdown(int s,int how);
函数说明	shutdown()用来终止参数s所指定的socket连线。参数s是连线中的socket处理代码，参数how有下列几种情况: how=0 终止读取操作。 how=1 终止传送操作 how=2 终止读取及传送操作
返回值	成功则返回0，失败返回-1，错误原因存于errno。
错误代码	EBADF参数s不是有效的socket处理代码。 ENOTSOCK参数s为一文件描述词，非socket。 ENOTCONN参数s指定的socket并未连线。