“一切皆Socket！”原文鏈接

話雖些許夸張，但是事實也是，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)編程幾乎都是用的socket。

——有感于實際編程和開源項目研究。

我們深諳信息交流的價值，那網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信，如我們每天打開瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁時，瀏覽器的進(jìn)程怎么與web服務(wù)器通信的？當(dāng)你用QQ聊天時，QQ進(jìn)程怎么與服務(wù)器或你好友所在的QQ進(jìn)程通信？這些都得靠socket？那什么是socket？socket的類型有哪些？還有socket的基本函數(shù)，這些都是本文想介紹的。本文的主要內(nèi)容如下：

• 1、網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信？

• 2、Socket是什么？

• 3、socket的基本操作

  • 3.1、socket()函數(shù)

  • 3.2、bind()函數(shù)

  • 3.3、listen()、connect()函數(shù)

  • 3.4、accept()函數(shù)

  • 3.5、read()、write()函數(shù)等

  • 3.6、close()函數(shù)

• 4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

• 5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

• 6、一個例子（實踐一下）

• 7、留下一個問題，歡迎大家回帖回答！！！

1、網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信？

本地的進(jìn)程間通信（IPC）有很多種方式，但可以總結(jié)為下面4類：

• 消息傳遞（管道、FIFO、消息隊列）

• 同步（互斥量、條件變量、讀寫鎖、文件和寫記錄鎖、信號量）

• 共享內(nèi)存（匿名的和具名的）

• 遠(yuǎn)程過程調(diào)用（Solaris門和Sun RPC）

但這些都不是本文的主題！我們要討論的是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信？首要解決的問題是如何唯一標(biāo)識一個進(jìn)程，否則通信無從談起！在本地可以通過進(jìn)程PID來唯一標(biāo)識一個進(jìn)程，但是在網(wǎng)絡(luò)中這是行不通的。其實TCP/IP協(xié)議族已經(jīng)幫我們解決了這個問題，網(wǎng)絡(luò)層的“ip地址”可以唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，而傳輸層的“協(xié)議+端口”可以唯一標(biāo)識主機(jī)中的應(yīng)用程序（進(jìn)程）。這樣利用三元組（ip地址，協(xié)議，端口）就可以標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程了，網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程通信就可以利用這個標(biāo)志與其它進(jìn)程進(jìn)行交互。

使用TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用程序通常采用應(yīng)用編程接口：UNIX? BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已經(jīng)被淘汰），來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程之間的通信。就目前而言，幾乎所有的應(yīng)用程序都是采用socket，而現(xiàn)在又是網(wǎng)絡(luò)時代，網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程通信是無處不在，這就是我為什么說“一切皆socket”。

2、什么是Socket？

上面我們已經(jīng)知道網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程是通過socket來通信的，那什么是socket呢？socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲學(xué)之一就是“一切皆文件”，都可以用“打開open –> 讀寫write/read –> 關(guān)閉close”模式來操作。我的理解就是Socket就是該模式的一個實現(xiàn)，socket即是一種特殊的文件，一些socket函數(shù)就是對其進(jìn)行的操作（讀/寫IO、打開、關(guān)閉），這些函數(shù)我們在后面進(jìn)行介紹。

socket一詞的起源

在組網(wǎng)領(lǐng)域的首次使用是在1970年2月12日發(fā)布的文獻(xiàn)IETF RFC33中發(fā)現(xiàn)的，撰寫者為Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根據(jù)美國計算機(jī)歷史博物館的記載，Croker寫道：“命名空間的元素都可稱為套接字接口。一個套接字接口構(gòu)成一個連接的一端，而一個連接可完全由一對套接字接口規(guī)定。”計算機(jī)歷史博物館補(bǔ)充道：“這比BSD的套接字接口定義早了大約12年?！?/p>

3、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一種實現(xiàn)，那么socket就提供了這些操作對應(yīng)的函數(shù)接口。下面以TCP為例，介紹幾個基本的socket接口函數(shù)。

3.1、socket()函數(shù)

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

調(diào)用該函數(shù)前，先要加載winsock，wsastartup（）.socket函數(shù)對應(yīng)于普通文件的打開操作。普通文件的打開操作返回一個文件描述字，而socket()用于創(chuàng)建一個socket描述符（socket descriptor），它唯一標(biāo)識一個socket。這個socket描述字跟文件描述字一樣，后續(xù)的操作都有用到它，把它作為參數(shù)，通過它來進(jìn)行一些讀寫操作。

如果成功就返回生成的SOCKET，如果失敗就返回INVALID_SOCKET(-1).

正如可以給fopen的傳入不同參數(shù)值，以打開不同的文件。創(chuàng)建socket的時候，也可以指定不同的參數(shù)創(chuàng)建不同的socket描述符，socket函數(shù)的三個參數(shù)分別為：

• domain：即協(xié)議域，又稱為協(xié)議族（family）。常用的協(xié)議族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或稱AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。協(xié)議族決定了socket的地址類型，在通信中必須采用對應(yīng)的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個絕對路徑名作為地址。
• type：指定socket類型。常用的socket類型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的類型有哪些？）。

  類型 解釋

  SOCK_STREAM 提供有序的、可靠的、雙向的和基于連接的字節(jié)流，使用帶外數(shù)據(jù)傳送機(jī)制，為Internet地址族使用TCP。

  SOCK_DGRAM 支持無連接的、不可靠的和使用固定大小（通常很小）緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)報服務(wù)，為Internet地址族使用UDP。

  SOCK_STREAM類型的套接口為全雙向的字節(jié)流。對于流類套接口，在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)前必需處于已連接狀態(tài)。用connect()調(diào)用建立與另一套接口的連接，連接成功后，即可用send()和recv()傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)會話結(jié)束后，調(diào)用closesocket()。帶外數(shù)據(jù)根據(jù)規(guī)定用send()和recv()來接收。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??原始套接字（SOCK_RAW）：原始套接字與標(biāo)準(zhǔn)套接字（標(biāo)準(zhǔn)套接字指的是前面介紹的流套接字和數(shù)據(jù)包套接字）的區(qū)別在于：原始套接字可以讀寫內(nèi)核沒有處理的IP數(shù)據(jù)包，而流套接字只能讀取TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包套接字只能讀取UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)。因此，如果要訪問其他協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)必須使用原始套接字。

  實現(xiàn)SOCK_STREAM類型套接口的通訊協(xié)議保證數(shù)據(jù)不會丟失也不會重復(fù)。如果終端協(xié)議有緩沖區(qū)空間，且數(shù)據(jù)不能在一定時間成功發(fā)送，則認(rèn)為連接中斷，其后續(xù)的調(diào)用也將以WSAETIMEOUT錯誤返回。

  SOCK_DGRAM類型套接口允許使用sendto()和recvfrom()從任意端口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)報。如果這樣一個套接口用connect()與一個指定端口連接，則可用send()和recv()與該端口進(jìn)行數(shù)據(jù)報的發(fā)送與接收。

• protocol：故名思意，就是指定協(xié)議。常用的協(xié)議有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它們分別對應(yīng)TCP傳輸協(xié)議、UDP傳輸協(xié)議、STCP傳輸協(xié)議、TIPC傳輸協(xié)議（這個協(xié)議我將會單獨開篇討論！）。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

  1 參數(shù)protocol用來指明所要接收的協(xié)議包，如果是象IPPROTO_TCP(6)這種非0、非255的協(xié)議，當(dāng)操作系統(tǒng)內(nèi)核碰到ip頭中protocol域和創(chuàng)建socket所使用參數(shù)protocol相同的IP包，就會交給這個raw socket來處理，因此，一般來說，要想接收什么樣的數(shù)據(jù)包，就應(yīng)該在參數(shù)protocol里來指定相應(yīng)的協(xié)議。當(dāng)內(nèi)核向此raw socket交付數(shù)據(jù)包的時候，是包括整個IP頭的，并且已經(jīng)是重組好的IP包。
  2 如果protocol是IPPROTO_RAW(255)，這時候，這個socket只能用來發(fā)送IP包，而不能接收任何的數(shù)據(jù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)需要自己填充IP包頭，并且自己計算校驗和。
  3 對于protocol為0（IPPROTO_IP)的raw socket。用于接收任何的IP數(shù)據(jù)包。其中的校驗和和協(xié)議分析由程序自己完成。 ?

  這是include/Linux/in.h里的定義:

  /* Standard well-defined IP protocols. */
  enum {
  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_DCCP = 33,?? /* Datagram Congestion Control Protocol */
  IPPROTO_RSVP = 46,?? /* RSVP protocol??? */
  IPPROTO_GRE = 47,?? /* Cisco GRE tunnels (rfc 1701,1702) */

  IPPROTO_IPV6 = 41,?? /* IPv6-in-IPv4 tunnelling?? */

  IPPROTO_ESP = 50,??????????? /* Encapsulation Security Payload protocol */
  IPPROTO_AH = 51,???????????? /* Authentication Header protocol?????? */
  IPPROTO_BEETPH = 94,??????? /* IP option pseudo header for BEET */
  IPPROTO_PIM??? = 103,?? /* Protocol Independent Multicast */

  IPPROTO_COMP?? = 108,??????????????? /* Compression Header protocol */
  IPPROTO_SCTP?? = 132,?? /* Stream Control Transport Protocol */
  IPPROTO_UDPLITE = 136, /* UDP-Lite (RFC 3828)??? */

  IPPROTO_RAW = 255,?? /* Raw IP packets??? */
  IPPROTO_MAX
  };

? ? ? ? ? ? ? ?注意：并不是上面的type和protocol可以隨意組合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當(dāng)protocol為0時，會自動選擇type類型對應(yīng)的默認(rèn)協(xié)議。

當(dāng)我們調(diào)用socket創(chuàng)建一個socket時，返回的socket描述字它存在于協(xié)議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒有一個具體的地址，其實在調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建socket時，內(nèi)核還并未給socket分配源地址和源端口。而對于UDP，我猜測在調(diào)用sendto發(fā)送數(shù)據(jù)時，在未捆綁端口的情況下，內(nèi)核也會隨機(jī)分配端口。。如果想要給它賦值一個地址，就必須調(diào)用bind()函數(shù)，否則就當(dāng)調(diào)用connect()、listen()時系統(tǒng)會自動隨機(jī)分配一個端口。

3.2、bind()函數(shù)

正如上面所說bind()函數(shù)把一個地址族中的特定地址賦給socket。例如對應(yīng)AF_INET、AF_INET6就是把一個ipv4或ipv6地址和端口號組合賦給socket。

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

函數(shù)的三個參數(shù)分別為：

• sockfd：即socket描述字，它是通過socket()函數(shù)創(chuàng)建了，唯一標(biāo)識一個socket。bind()函數(shù)就是將給這個描述字綁定一個名字。
• addr：一個const?struct?sockaddr *指針，指向要綁定給sockfd的協(xié)議地址。這個地址結(jié)構(gòu)根據(jù)地址創(chuàng)建socket時的地址協(xié)議族的不同而不同，如ipv4對應(yīng)的是：? 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 */ };/* Internet address. */ struct in_addr {uint32_t s_addr; /* address in network byte order */ }; ipv6對應(yīng)的是：? struct sockaddr_in6 { sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */ in_port_t sin6_port; /* port number */ uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */ struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */ uint32_t sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */ };struct in6_addr { unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */ }; Unix域?qū)?yīng)的是：? #define UNIX_PATH_MAX 108struct sockaddr_un { sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */ char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */ };
• addrlen：對應(yīng)的是地址的長度。

通常服務(wù)器在啟動的時候都會綁定一個眾所周知的地址（如ip地址+端口號），用于提供服務(wù)，客戶就可以通過它來接連服務(wù)器；而客戶端就不用指定，有系統(tǒng)自動分配一個端口號和自身的ip地址組合。這就是為什么通常服務(wù)器端在listen之前會調(diào)用bind()，而客戶端就不會調(diào)用，而是在connect()時由系統(tǒng)隨機(jī)生成一個。

? ? ?在《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程》這本書中提到：“如果一個TCP客戶或者服務(wù)器未曾調(diào)用bind捆綁一個端口，當(dāng)調(diào)用connect或listen時，內(nèi)核就要為相應(yīng)的套接字選擇一個臨時接口。”從這句話中可以判斷出，其實在調(diào)用socket函數(shù)創(chuàng)建socket時，內(nèi)核還并未給socket分配源地址和源端口。而對于UDP，我猜測在調(diào)用sendto發(fā)送數(shù)據(jù)時，在未捆綁端口的情況下，內(nèi)核也會隨機(jī)分配端口。
　　而我遇到的特殊應(yīng)用要求我在用UDP發(fā)送數(shù)據(jù)之前要告訴對方我的發(fā)送端口，這也就意味著我在sendto之前必須要捆綁端口，因此我在發(fā)送數(shù)據(jù)之前就得調(diào)用bind函數(shù)綁定一下端口了。但是我就在想內(nèi)核既然有隨機(jī)分配端口的能力，而我需要的也只是讓它綁定一下而不用綁定在固定端口的業(yè)務(wù)，socket中應(yīng)該能夠提供這種業(yè)務(wù)。然后果然我發(fā)現(xiàn)bind就具備這種能力，當(dāng)bind的參數(shù)中端口地址為0的時候，這時候就是由內(nèi)核分配端口。這樣我就不用考慮端口地址重復(fù)的問題，而放心的把這個問題交給內(nèi)核處理了。
　　就在發(fā)現(xiàn)bind的這個機(jī)制的同時，我發(fā)現(xiàn)其實bind對于源地址也同樣具備這種處理方式，當(dāng)系統(tǒng)具有多IP（多網(wǎng)卡）的情況，當(dāng)我們把bind函數(shù)中的ip參數(shù)置0時，就是由內(nèi)核自己選擇分配IP。而之前一直覺得很神奇的INADDR_ANY其實一點也不神奇，它的值其實就是0。所以當(dāng)我們只有單一IP的時候，我們就可以用INADDR_ANY去代替那個單一的IP，因為內(nèi)核分配的時候只能選擇這一個IP。從而造成了INADDR_ANY就是本機(jī)IP的現(xiàn)象。

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序與主機(jī)字節(jié)序

主機(jī)字節(jié)序就是我們平常說的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字節(jié)序類型，這些字節(jié)序是指整數(shù)在內(nèi)存中保存的順序，這個叫做主機(jī)序。引用標(biāo)準(zhǔn)的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：

　　a) Little-Endian就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

　　b) Big-Endian就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序：4個字節(jié)的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。這種傳輸次序稱作大端字節(jié)序。由于TCP/IP首部中所有的二進(jìn)制整數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。字節(jié)序，顧名思義字節(jié)的順序，就是大于一個字節(jié)類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放順序，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)沒有順序的問題了。

所以：在將一個地址綁定到socket的時候，請先將主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，而不要假定主機(jī)字節(jié)序跟網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序一樣使用的是Big-Endian。由于這個問題曾引發(fā)過血案！公司項目代碼中由于存在這個問題，導(dǎo)致了很多莫名其妙的問題，所以請謹(jǐn)記對主機(jī)字節(jié)序不要做任何假定，務(wù)必將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序再賦給socket。

3.3、listen()、connect()函數(shù)

如果作為一個服務(wù)器，在調(diào)用socket()、bind()之后就會調(diào)用listen()來監(jiān)聽這個socket，如果客戶端這時調(diào)用connect()發(fā)出連接請求，服務(wù)器端就會接收到這個請求。

int listen(int sockfd, int backlog); int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

listen函數(shù)的第一個參數(shù)即為要監(jiān)聽的socket描述字，第二個參數(shù)為相應(yīng)socket可以排隊的最大連接個數(shù)。socket()函數(shù)創(chuàng)建的socket默認(rèn)是一個主動類型的，listen函數(shù)將socket變?yōu)楸粍宇愋偷?#xff0c;等待客戶的連接請求。

connect函數(shù)的第一個參數(shù)即為客戶端的socket描述字，第二參數(shù)為服務(wù)器的socket地址，第三個參數(shù)為socket地址的長度。客戶端通過調(diào)用connect函數(shù)來建立與TCP服務(wù)器的連接。

3.4、accept()函數(shù)

TCP服務(wù)器端依次調(diào)用socket()、bind()、listen()之后，就會監(jiān)聽指定的socket地址了。TCP客戶端依次調(diào)用socket()、connect()之后就想TCP服務(wù)器發(fā)送了一個連接請求。TCP服務(wù)器監(jiān)聽到這個請求之后，就會調(diào)用accept()函數(shù)取接收請求，這樣連接就建立好了。之后就可以開始網(wǎng)絡(luò)I/O操作了，即類同于普通文件的讀寫I/O操作。

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

accept函數(shù)的第一個參數(shù)為服務(wù)器的socket描述字，第二個參數(shù)為指向struct?sockaddr *的指針，用于返回客戶端的協(xié)議地址，第三個參數(shù)為協(xié)議地址的長度。如果accpet成功，那么其返回值是由內(nèi)核自動生成的一個全新的描述字，代表與返回客戶的TCP連接。

注意：accept的第一個參數(shù)為服務(wù)器的socket描述字，是服務(wù)器開始調(diào)用socket()函數(shù)生成的，稱為監(jiān)聽socket描述字；而accept函數(shù)返回的是已連接的socket描述字。一個服務(wù)器通常通常僅僅只創(chuàng)建一個監(jiān)聽socket描述字，它在該服務(wù)器的生命周期內(nèi)一直存在。內(nèi)核為每個由服務(wù)器進(jìn)程接受的客戶連接創(chuàng)建了一個已連接socket描述字，當(dāng)服務(wù)器完成了對某個客戶的服務(wù)，相應(yīng)的已連接socket描述字就被關(guān)閉。

3.5、read()、write()等函數(shù)

萬事具備只欠東風(fēng)，至此服務(wù)器與客戶已經(jīng)建立好連接了。可以調(diào)用網(wǎng)絡(luò)I/O進(jìn)行讀寫操作了，即實現(xiàn)了網(wǎng)咯中不同進(jìn)程之間的通信！網(wǎng)絡(luò)I/O操作有下面幾組：

• read()/write()
• recv()/send()
• readv()/writev()
• recvmsg()/sendmsg()
• recvfrom()/sendto()

我推薦使用recvmsg()/sendmsg()函數(shù)，這兩個函數(shù)是最通用的I/O函數(shù)，實際上可以把上面的其它函數(shù)都替換成這兩個函數(shù)。它們的聲明如下：

#include <unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

read函數(shù)是負(fù)責(zé)從fd中讀取內(nèi)容.當(dāng)讀成功時，read返回實際所讀的字節(jié)數(shù)，如果返回的值是0表示已經(jīng)讀到文件的結(jié)束了，小于0表示出現(xiàn)了錯誤。如果錯誤為EINTR說明讀是由中斷引起的，如果是ECONNREST表示網(wǎng)絡(luò)連接出了問題。

write函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內(nèi)容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的字節(jié)數(shù)。失敗時返回-1，并設(shè)置errno變量。 在網(wǎng)絡(luò)程序中，當(dāng)我們向套接字文件描述符寫時有倆種可能。1)write的返回值大于0，表示寫了部分或者是全部的數(shù)據(jù)。2)返回的值小于0，此時出現(xiàn)了錯誤。我們要根據(jù)錯誤類型來處理。如果錯誤為EINTR表示在寫的時候出現(xiàn)了中斷錯誤。如果為EPIPE表示網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)了問題(對方已經(jīng)關(guān)閉了連接)。

其它的我就不一一介紹這幾對I/O函數(shù)了，具體參見man文檔或者baidu、Google，下面的例子中將使用到send/recv。

3.6、close()函數(shù)

在服務(wù)器與客戶端建立連接之后，會進(jìn)行一些讀寫操作，完成了讀寫操作就要關(guān)閉相應(yīng)的socket描述字，好比操作完打開的文件要調(diào)用fclose關(guān)閉打開的文件。

#include <unistd.h> int close(int fd);

close一個TCP socket的缺省行為時把該socket標(biāo)記為以關(guān)閉，然后立即返回到調(diào)用進(jìn)程。該描述字不能再由調(diào)用進(jìn)程使用，也就是說不能再作為read或write的第一個參數(shù)。

注意：close操作只是使相應(yīng)socket描述字的引用計數(shù)-1，只有當(dāng)引用計數(shù)為0的時候，才會觸發(fā)TCP客戶端向服務(wù)器發(fā)送終止連接請求。

4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

我們知道tcp建立連接要進(jìn)行“三次握手”，即交換三個分組。大致流程如下：

• 客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個SYN J
• 服務(wù)器向客戶端響應(yīng)一個SYN K，并對SYN J進(jìn)行確認(rèn)ACK J+1
• 客戶端再想服務(wù)器發(fā)一個確認(rèn)ACK K+1

只有就完了三次握手，但是這個三次握手發(fā)生在socket的那幾個函數(shù)中呢？請看下圖：

圖1、socket中發(fā)送的TCP三次握手

從圖中可以看出，當(dāng)客戶端調(diào)用connect時，觸發(fā)了連接請求，向服務(wù)器發(fā)送了SYN J包，這時connect進(jìn)入阻塞狀態(tài)；服務(wù)器監(jiān)聽到連接請求，即收到SYN J包，調(diào)用accept函數(shù)接收請求向客戶端發(fā)送SYN K ，ACK J+1，這時accept進(jìn)入阻塞狀態(tài)；客戶端收到服務(wù)器的SYN K ，ACK J+1之后，這時connect返回，并對SYN K進(jìn)行確認(rèn)；服務(wù)器收到ACK K+1時，accept返回，至此三次握手完畢，連接建立。

總結(jié)：客戶端的connect在三次握手的第二個次返回，而服務(wù)器端的accept在三次握手的第三次返回。

5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

上面介紹了socket中TCP的三次握手建立過程，及其涉及的socket函數(shù)。現(xiàn)在我們介紹socket中的四次握手釋放連接的過程，請看下圖：

圖2、socket中發(fā)送的TCP四次握手

圖示過程如下：

• 某個應(yīng)用進(jìn)程首先調(diào)用close主動關(guān)閉連接，這時TCP發(fā)送一個FIN M；

• 另一端接收到FIN M之后，執(zhí)行被動關(guān)閉，對這個FIN進(jìn)行確認(rèn)。它的接收也作為文件結(jié)束符傳遞給應(yīng)用進(jìn)程，因為FIN的接收意味著應(yīng)用進(jìn)程在相應(yīng)的連接上再也接收不到額外數(shù)據(jù)；

• 一段時間之后，接收到文件結(jié)束符的應(yīng)用進(jìn)程調(diào)用close關(guān)閉它的socket。這導(dǎo)致它的TCP也發(fā)送一個FIN N；

• 接收到這個FIN的源發(fā)送端TCP對它進(jìn)行確認(rèn)。

這樣每個方向上都有一個FIN和ACK。

6、一個例子（實踐一下）

說了這么多了，動手實踐一下。下面編寫一個簡單的服務(wù)器、客戶端（使用TCP）——服務(wù)器端一直監(jiān)聽本機(jī)的6666號端口，如果收到連接請求，將接收請求并接收客戶端發(fā)來的消息；客戶端與服務(wù)器端建立連接并發(fā)送一條消息。

服務(wù)器端代碼：

服務(wù)器端

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<errno.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h>#define MAXLINE 4096int main(int argc, char** argv) {int listenfd, connfd;struct sockaddr_in servaddr;char buff[4096];int n;if( (listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1 ){printf("create socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);exit(0);}memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port = htons(6666);if( bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1){printf("bind socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);exit(0);}if( listen(listenfd, 10) == -1){printf("listen socket error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno);exit(0);}printf("======waiting for client's request======\n");while(1){if( (connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) == -1){printf("accept socket error: %s(errno: %d)",strerror(errno),errno);continue;}n = recv(connfd, buff, MAXLINE, 0);buff[n] = '\0';printf("recv msg from client: %s\n", buff);close(connfd);}close(listenfd); }

客戶端代碼：

?

#include<stdio.h>?#include<stdlib.h>?#include<string.h>?#include<errno.h>?#include<sys/types.h>?#include<sys/socket.h>?#include<netinet/in.h>?#define?MAXLINE 4096?int?main(int?argc,?char**?argv) {?int?sockfd, n;?char?recvline[4096], sendline[4096];?struct?sockaddr_in servaddr;?if( argc?!=?2){ printf("usage: ./client <ipaddress>\n"); exit(0); }?if( (sockfd?=?socket(AF_INET, SOCK_STREAM,?0))?<?0){ printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno),errno); exit(0); } memset(&servaddr,?0,?sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family?=?AF_INET; servaddr.sin_port?=?htons(6666);?if( inet_pton(AF_INET, argv[1],?&servaddr.sin_addr)?<=?0){ printf("inet_pton error for %s\n",argv[1]); exit(0); }?if( connect(sockfd, (struct?sockaddr*)&servaddr,?sizeof(servaddr))?<?0){ printf("connect error: %s(errno: %d)\n",strerror(errno),errno); exit(0); } printf("send msg to server: \n"); fgets(sendline,?4096, stdin);?if( send(sockfd, sendline, strlen(sendline),?0)?<?0) { printf("send msg error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno); exit(0); } close(sockfd); exit(0); }

?

?

當(dāng)然上面的代碼很簡單，也有很多缺點，這就只是簡單的演示socket的基本函數(shù)使用。其實不管有多復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)程序，都使用的這些基本函數(shù)。上面的服務(wù)器使用的是迭代模式的，即只有處理完一個客戶端請求才會去處理下一個客戶端的請求，這樣的服務(wù)器處理能力是很弱的，現(xiàn)實中的服務(wù)器都需要有并發(fā)處理能力！為了需要并發(fā)處理，服務(wù)器需要fork()一個新的進(jìn)程或者線程去處理請求等。

windows下：

服務(wù)端：

?

?

// sockettest.cpp : 定義控制臺應(yīng)用程序的入口點。

//

?

#include "stdafx.h"

#include<iostream>

#include<cstdlib>

#include<cstring>

#include<cerrno>

#include<sys/types.h>

#include<winsock2.h>

//#include<netdb.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

using namespace std;

?

#define MAXSIZE 4096

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

WORD requestVersion=MAKEWORD(2,2);

WSADATA wsadata;

int err=WSAStartup(requestVersion,&wsadata);

if (err!=0)

{

printf("WSAStartup failed witherror: %d\n", err);

return 1;

}

?

int listenfd,connfd;

sockaddr_in servaddr;

char buff[4096];

memset(buff,0,sizeof(char)*4096);

int n;

if ((listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)

{

char tmp[4096]={0};

strerror_s(tmp,errno);

cout<<"create socket error:";

printf("%s",tmp);

cout<<" : "<<errno<<endl;

exit(0);

}

memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));

servaddr.sin_port=htons(6666);

servaddr.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);

servaddr.sin_family=AF_INET;

if (bind(listenfd,(sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)))

{

char tmp[4096]={0};

strerror_s(tmp,errno);

cout<<"bind socket error:";

printf("%s",tmp);

cout<<" : "<<errno<<endl;

exit(0);

}

if (listen(listenfd,10)==-1)

{

char tmp[4096]={0};

strerror_s(tmp,errno);

cout<<"listen socket error:";

printf("%s",tmp);

cout<<" : "<<errno<<endl;

exit(0);

}

cout<<"==========waiting for client's request====================="<<endl;

while(1)

{

if ((connfd=accept(listenfd,(sockaddr*)NULL,NULL))==-1)

{

char tmp[4096]={0};

strerror_s(tmp,errno);

cout<<"accept socket error:";

printf("%s",tmp);

cout<<" : "<<errno<<endl;

continue;

}

memset(buff,0,sizeof(buff));

n=recv(connfd,buff,MAXSIZE,0);

buff[n]='\0';

cout<<"say:";

printf("%s",buff);

cout<<endl;

closesocket(connfd);

}

closesocket(listenfd);

return 0;

}

?

客戶端：

?

?

?

// ClientSocket.cpp : 定義控制臺應(yīng)用程序的入口點。

//

?

#include "stdafx.h"

#include<iostream>

#include<cstring>

#include<cerrno>

#include<sys/types.h>

#include<winsock2.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32")

using namespace std;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

SOCKET sockfd,n;

char recvline[4096],sendline[4096];

sockaddr_in servaddr;

/*if (argc!=2)

{

cout<<"usage: ./client <ipaddress>\n";

exit(0);

}*/

WORD wRequestVersion=MAKEWORD(2,2);

WSADATA wsadata;

if (WSAStartup(wRequestVersion,&wsadata)!=0)

{

cout<<"socket initial failed"<<endl;

exit(0);

}

memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family=AF_INET;

servaddr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("10.129.119.207");

servaddr.sin_port=htons(6666);

cout<<"=============send msg to server========="<<endl;

while(1)

{

if ((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)

{

cout<<"create socket failed"<<endl;

exit(0);

}

if (connect(sockfd,(sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))<0)

{

cout<<"connect failed"<<endl;

cout<<WSAGetLastError();

exit(0);

}

memset(sendline,0,sizeof(sendline));

fgets(sendline,4096,stdin);

sendline[strlen(sendline)-1]=0;

if (strcmp(sendline,"exit")==0)

break;

if (send(sockfd,sendline,strlen(sendline),0)<0)

{

cout<<"send msg failed"<<endl;

cout<<WSAGetLastError();

exit(0);

}

}

closesocket(sockfd);

return 0;

}

?

?

?

7、動動手

留下一個問題，歡迎大家回帖回答！！！是否熟悉Linux下網(wǎng)絡(luò)編程？如熟悉，編寫如下程序完成如下功能：

服務(wù)器端：

接收地址192.168.100.2的客戶端信息，如信息為“Client Query”，則打印“Receive Query”

客戶端：

向地址192.168.100.168的服務(wù)器端順序發(fā)送信息“Client Query test”，“Cleint Query”，“Client Query Quit”，然后退出。

題目中出現(xiàn)的ip地址可以根據(jù)實際情況定。

——本文只是介紹了簡單的socket編程。

更為復(fù)雜的需要自己繼續(xù)深入。

（unix domain socket）使用udp發(fā)送>=128K的消息會報ENOBUFS的錯誤（一個實際socket編程中遇到的問題，希望對你有幫助）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Socket详解——全面明了的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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