socket是用户进程和内核网络协议栈之间的编程接口；socket可以用于本机的进程间通信，也可以用于网络是不同主机的进程间通信。
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1 socket类型

  • 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，且按发送顺序接收。 用于TCP
  • 数据报式套接字 SOCK_DGRAM： 提供无连接服务。不提供无错保证，数据可能丢失或重读，且接受循序混乱. 用于UDP
  • 原始套接字 SOCK_RAW： 直接将应用层数据封装成IP层数据格式

2 socket地址

2.1 通用地址结构

通用地址结构可以用于任何协议的socket。结构如下：

  1. struct sockaddr
  2. {
  3.     sa_faminly_t  sin_family;
  4.     char sa_data[14]; //对应ipv4结构中后三个成员，大小兼容
  5. };
  • sin_family： 指定地址家族，取值如下：
    • AF_UNIX：unix本地域协议
    • AF_INET：IPv4协议
    • AF_INET6：IPv6协议
  • sa_data: 由地址家族决定格式

    注意：所有专用的地址类型在使用是都需要强制转换成通用地址sockaddr，因为socket所有的API都是以sockaddr为参数类型的。

**

2.2 IPv4地址结构

ipv4地址结构只能用于ipv4的地址协议，头文件位置：<netinet/in.h>

  1. struct sockaddr_in
  2. {
  3.     uint8_t  sin_len;
  4.     sa_family_t sin_family;
  5.     in_port_t  sin_port;
  6.     struct in addr sin_addr;
  7.     char sin_zero[8];
  8. };
  10. struct in_addr
  11. {
  12.     uint32_t   s_addr;
  13. ｝;
  • sin_len: 整个结构体的长度
  • sin_family： 指定地址家族；ipv4需要设置为AF_INET
  • sin_port: 端口
  • sin_addr: ip地址

  • sin_zero: 暂无用处，都设置为0

    2.3 Unix本地域地址结构

    1. struct sockaddr_un
    2. {
    3.    sa_family_t sin_family; //地址族AF_UNIX
    4.   char sun_path[108]; //文件路径名
    5. }

    3 网络字节序

  • 大端字节序：最高有效位存储于最低内存地址，最低有效位存储于最高内存地址（高低低高）。

  • 小端字节序：最高有效位存储于最高内存地址，最低有效位存储于最低内存地址（高高低低）。

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Note: 网络字和java虚拟机采用的是大端字节序，PC主机采用小端字节序。

下面代码可以查看当前系统是什么字节序：

  1. #include <stdio.h>
  2. union Test
  3. {
  4.     short value;
  5.     char bytes[sizeof(short)];
  6. };
  8. int main()
  9. {
  10.     Test test;
  11.     test.value=0x0102;
  12.     if (test.bytes[0] == 1 && test.bytes[1] ==2)
  13.         printf("big endian\n");
  14.     else if (test.bytes[0] == 2 && test.bytes[1] ==1)
  15.         printf("little endian\n");
  16.     else
  17.         printf("unknown\n");
  18. }

3.1 字节序转换函数

头文件:**<arpa/inet.h>**，**长整型用于转换IP地址，短整型用于转换端口号**

  • uint32_t htonl(uint32_t hostlong): 将4字节整数由主机字节序转换为网络字节序
  • uint16_t htons(uint16_t hostshort)：将2字节整数由主机字节序转换为网络字节序
  • uint32_t ntohl(uint32_t netlong)：将4字节整数由网络字节序转换为主机字节序
  • uint16_t ntohs(uint16_t netshort)：将2字节整数由网络字节序转换为主机字节序

示例代码：

  1. #include <iostream>
  2. #include <arpa/inet.h>
  4. int main(int, char**) {
  5.     unsigned int a=0x12345678;
  6.     unsigned char* p=(unsigned char*)&a;
  7.     printf("%0x,%0x,%0x,%0x\r\n", p[0],p[1],p[2],p[3]);//打印本机字节序
  9.     unsigned int b = htonl(a); //转换为网络字节序
  10.     unsigned char* p=(unsigned char*)&b;
  11.     printf("%0x,%0x,%0x,%0x\r\n", p[0],p[1],p[2],p[3]);
  12. }

4 IP地址转换函数

头文件: **<netinet/in.h>**和**<arpa/inet.h>**

  • in_addr_t inet_addr(const char *cp): 将xxx.xxx.xxx.xxx格式转换为32位int
  • char *inet_ntoa(in_addr in): 将32位int转换为xxx.xxx.xxx.xxx格式
  • int inet_aton(const char cp, in_addr inp): 将xxx.xxx.xxx.xxx格式转换为32位int

示例代码:

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <arpa/inet.h>
  4. int main()
  5. {
  6.     unsigned long addr = inet_addr("192.168.0.100");
  7.     printf("addr=%0x\r\n", ntohl(addr));
  9.     struct in_addr ipaddr;
  10.     ipaddr.s_addr = addr;
  11.     printf("%s\r\n", inet_ntoa(ipaddr));
  12.     return 0;
  13. }

下面两个函数同时适用于IPv4和IPv6，可以完成同样的功能：

  • int inet_pton(int af, const char *src, void *dst)：将点分表示字符串转换为网络字节序整数，af指定地址族

  • const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size)：将网络字节序整数转换为可读字符串

    5 地址信息函数

  • getsockname: 获取指定socket id绑定的本地地址和端口

  • getpeername: 获取指定socket id已连接的remote地址和端口
  • gethostname: 获取本机主机名

5.1 获取host信息

  1. //根据name获取host主机信息
  2. struct hostent* gethostbyname(const char *name);
  3. //根据IP地址获取host主机完整信息
  4. struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr,
  5.                               socklen_t len, int type);
  6. //hostent结构体定义如下：
  7. struct hostent {
  8.     char*  h_name;            //主机名
  9.     char** h_aliases;         //主机别名列表，可能多个
  10.     int    h_addrtype;        //地址类型
  11.     int    h_length;          //地址长度
  12.     char** h_addr_list;       //IP地址列表，网络字节序，可能多个
  13. }

5.2 获取serv服务信息

  1. //根据服务名称获取服务信息
  2. struct servent *getservbyname(const char *name, const char *proto);
  3. //根据默认端口号获取服务信息
  4. struct servent *getservbyport(int port, const char *proto);
  5. //服务信息结构体定义：
  6. struct servent {
  7.     char*  s_name;       /* official service name */
  8.     char** s_aliases;    /* alias list */
  9.     int    s_port;       /* port number */
  10.     char*  s_proto;      //协议类型，TCP or UDP
  11. }

使用示例如下：

  1. #include <assert.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <netdb.h>
  4. #include <sys/socket.h>
  6. int main(int argc, char* argv[])
  7. {
  8.     assert(argc == 2);
  9.     struct hostent* hostInfo = gethostbyname(argv[1]);
  10.     //打印host信息
  11.     printf("host info: name:%s, addrtype:%d, length:%d, first addr:%s\n", hostInfo->h_name, hostInfo->h_addrtype,
  12.             hostInfo->h_length, hostInfo->h_addr_list[0]);
  13.     //获取daytime服务的信息
  14.     struct servent* servInfo = getservbyname("daytime", "tcp");
  15.     printf("serv daytime info: name:%s, s_port:%d, protocol:%s", servInfo->s_name, servInfo->s_port, servInfo->s_proto);
  17.     return 0;
  18. }

5.3 通用的getaddrinfo

getaddrinfo函数可以同时支持上面两种功能，其内部也是调用上面的函数，定义如下：

  1. int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
  2.                 const struct addrinfo *hints,
  3.                 struct addrinfo **res);
  5. void freeaddrinfo(struct addrinfo *res);//因为内部申请了堆内存，需要手动释放结构体
  7. struct addrinfo {
  8.     int              ai_flags;
  9.     int              ai_family;   //地址族
  10.     int              ai_socktype; //socket类型
  11.     int              ai_protocol; //协议类型
  12.     socklen_t        ai_addrlen;
  13.     struct sockaddr *ai_addr;     //socket地址
  14.     char            *ai_canonname; //主机别名
  15.     struct addrinfo *ai_next; //next指针
  16. };

ai_flags的取值含义如下：
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