Linux网络编程基础API
具体介绍了socket地址意义极其API，在介绍数据读写API部分引入一个有关带外数据发送和接收的程序，最后还介绍了其它一些辅助API。
socket地址API
主机字节序和网络字节序
字节序分为大端字节序和小端字节序。小端字节序又被称为主机字节序，大端字节序被称为网络字节序。大端字节序是指一个整数的高位字节存储在内存的低地址处，低位字节存储在内存的高地址处。小端字节序则相反。
Linux提供例如以下四个函数完毕主机字节序与网络字节序之间的转换：
#include<arpa/inet.h>
uint32_thtonl(uint32_t hostlong);
uint16_thtons(uint16_t hostshort);
uint32_tntohl(uint32_t netlong);
uint16_tntohs(uint16_t netshort);
它们的含义明白，比方htonl将长整型（32bit）的主机字节序转化为网络字节序。这四个函数中，长整型用来转化IP地址，短整型用来转换port号。
通用socket地址
#include <bits/socket.h>
Struct sockaddr
{
Sa_family_tsa_family;
charsa_data[14];
};
sa_family是地址族类型（sa_family_t）的变量。地址族通常与协议族类型相应，常见的地址族和相应的协议族例如以下表所看到的：
|
协议族 |
地址族 |
描写叙述 |
|
PF_UNIX |
AF_UNIX |
UNIX本地域协议族 |
|
PF_INET |
AF_INET |
TCP/IPv4协议族 |
|
PF_INET6 |
AF_INET6 |
TCP/IPv6协议族 |
专用socket地址
UNIX本地域协议族专用socket地址结构体：
#include <sys/un.h>
struct sockaddr_un
{
sa_family+tsin_family; //地址族：AF_UNIX
charsun_path[108] //文件路径名
};
TCP/IP协议族有sockaddr_in和sockaddr_in6两个专用socket地址结构体，他们分别用于IPv4和IPv6:
struct sockaddr_in
{
sa_family_tsin_family; //地址族：AF_INET
u_int16_tsin_port; //端口号，要用网络字节序表示
structin_addr sin_addr; //IPv4地址结构体
};
Struct in_addr
{
u_int32_ts_addr; //IPv4地址，要用网络字节序表示
};
Struct sockaddr_in6
{
sa_family_tsin6_family; //地址族：AF_INET6
u_int16_tsin6_port; //端口号，要用网路字节序表示
u_int32_tsin6_flowinfo;//流信息，应设置为0
structin6_addr; //IPv6地址结构体
u_int32_tsin6_scope_id; //scope ID,尚处实验阶段
};
Struct in6_addr
{
Unsignedchar sa_addr[16]; //IPv6地址，要用网络字节序表示
};
全部socket地址类型的变量在实际使用时都须要转化为通用socket地址类型sockaddr(强制转换就可以)，由于全部socket编程接口使用的地址參数的类型都是sockarrd。
IP地址转换函数
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(const char *cp, structin_addr *inp); //将点分十进制转化为网络字节序
in_addr_t inet_addr(const char *cp); //同上，但将结果放入cp所指地址
char *inet_ntoa(struct in_addr in); //将网络字节序转化为点分十进制
上面三个函数用于点分十进制字符串表示的IPv4地址和用网络字节序整数（二进制数）表示的IPv4地址之间的转换。
当中inet_aton内部用一个静态变量存储转化结果，所以函数不可重入，演示样例
#include <stdio.h>
#include <sys/un.h>
#include <arpa/inet.h>
int main()
{
struct in_addr in1, in2;
in1.s_addr = inet_addr("1.2.3.4");
in2.s_addr = inet_addr("10.194.71.60");
char* szValue1 = inet_ntoa(in1);
char* szValue2 = inet_ntoa(in2);
printf("address1:%s
",szValue1);
printf("address2:%s
",szValue2);
return 0;
}
运行结果：
address1:10.194.71.60
address2:10.194.71.60
以下这对函数也能完毕上面3个函数的功能
#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int af, const char *src, void*dst);
const char *inet_ntop(int af, const void*src, char *dst, socklen_t size);
socket相关函数
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, intprotocol); //创建socket，指定协议族和服务类型
int bind(int sockfd, const struct sockaddr*addr, socklen_t addrlen); //绑定地址
int listen(int sockfd, int backlog); //server创建监听队列以存放处理的客户连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr*addr, socklen_t *addrlen);/从监听队列接收一个连接
int connect(int sockfd, const structsockaddr *addr, socklen_t addrlen);//客户与server建立连接
#include <unistd.h>
int close(int fd); //关闭连接
#include <sys/socket.h>
int shutdown(int sockfd, int how); //关闭连接
数据读写
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_tlen, int flags);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf,size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr*msg, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const 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 sendmsg(int sockfd, const structmsghdr *msg, int flags);
演示样例：
带外数据的发送和接收：关于带外数据见http://blog.csdn.net/walkerkalr/article/details/35258523
发送带外数据：
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main( int argc, char* argv[] )
{
if( argc <= 2 )
{
printf( "usage: %s ip_address port_number
", basename( argv[0] ) );
return 1;
}
const char* ip = argv[1];
int port = atoi( argv[2] );
struct sockaddr_in server_address;
bzero( &server_address, sizeof( server_address ) );
server_address.sin_family = AF_INET;
inet_pton( AF_INET, ip, &server_address.sin_addr );
server_address.sin_port = htons( port );
int sockfd = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
assert( sockfd >= 0 );
if ( connect( sockfd, ( struct sockaddr* )&server_address, sizeof( server_address ) ) < 0 )
{
printf( "connection failed
" );
}
else
{
printf( "send oob data out
" );
const char* oob_data = "abc";
const char* normal_data = "123";
send( sockfd, normal_data, strlen( normal_data ), 0 );
send( sockfd, oob_data, strlen( oob_data ), MSG_OOB );
send( sockfd, normal_data, strlen( normal_data ), 0 );
}
close( sockfd );
接收带外数据
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define BUF_SIZE 1024
int main( int argc, char* argv[] )
{
if( argc <= 2 )
{
printf( "usage: %s ip_address port_number
", basename( argv[0] ) );
return 1;
}
const char* ip = argv[1];
int port = atoi( argv[2] );
struct sockaddr_in address;
bzero( &address, sizeof( address ) );
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );
address.sin_port = htons( port );
int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
assert( sock >= 0 );
int ret = bind( sock, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );
assert( ret != -1 );
ret = listen( sock, 5 );
assert( ret != -1 );
struct sockaddr_in client;
socklen_t client_addrlength = sizeof( client );
int connfd = accept( sock, ( struct sockaddr* )&client, &client_addrlength );
if ( connfd < 0 )
{
printf( "errno is: %d
", errno );
}
else
{
char buffer[ BUF_SIZE ];
memset( buffer, ' ', BUF_SIZE );
ret = recv( connfd, buffer, BUF_SIZE-1, 0 );
printf( "got %d bytes of normal data '%s'
", ret, buffer );
memset( buffer, ' ', BUF_SIZE );
ret = recv( connfd, buffer, BUF_SIZE-1, MSG_OOB );
printf( "got %d bytes of oob data '%s'
", ret, buffer );
memset( buffer, ' ', BUF_SIZE );
ret = recv( connfd, buffer, BUF_SIZE-1, 0 );
printf( "got %d bytes of normal data '%s'
", ret, buffer );
close( connfd );
}
close( sock );
return 0;
}
同一时候在chen123上启动发送带外数据程序，在li123上启动接收带外数据程序，同一时候用tcpdump抓取这一过程中client和server交换的TCP报文。
详细操作例如以下：
li123@ubuntu:/$ sudo tcpdump -ntx -i eth0 port 54321
li123@ubuntu:/$./a.out 192.168.73.130 54321
chen123@ubuntu:/$ ./a.out 192.168.73.130 54321
server输出例如以下：
got 5 bytes of normal data '123ab'
got 1 bytes of oob data 'c'
got 3 bytes of normal data '123'
client发给server的3字节的带外数据”abc”中，仅有最后一个字符’c’被server当成真正的带外数据。而且，server对正常数据的接收将被带外数据截断，即前一部分正常数据”123ab”和兴许正常数据”123”是不能被一个recv调用所有读出的。
Tcpdump的输出内容中，和带外数据相关的输出例如以下：
IP 192.168.73.129.40643 > 192.168.73.130.54321:Flags [P.U], seq 4:7, ack 1, win 229, urg 3, options [nop,nop,TS val 4574025ecr 4573780], length 3
能够看到tcpdump输出标志U，这表示TCP报文段的头部被设置了紧急标志。urg 3是紧急偏移，塔指针带外数据在字节流中的位置的下一字节位置是7（3+4，当中4是报文段的序号值相对于初试序号值得偏移）。
其它基础API
#include <sys/socket.h>
int sockatmark(int sockfd); //推断是否处于带外标记
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr*addr, socklen_t *addrlen); //获取本端sockfd相应的本端socket地址
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr*addr, socklen_t *addrlen); //获取sockfd相应的远端socket地址
以下两个函数用来读取和设置socket文件描写叙述符属性的方法
int getsockopt(int sockfd, int level, intoptname, void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, intoptname, const void *optval, socklen_t optlen);
以下两个函数用来依据主机名称获取主机的完整信息和依据IP地址获取主机的完整信息
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char*name);
#include <sys/socket.h> /* for AF_INET */
struct hostent *gethostbyaddr(const void*addr, socklen_t len, int type);
以下两个函数依据名称获取某个服务的完整信息和依据port获取某个服务的完整信息
#include <netdb.h>
struct servent *getservbyname(const char*name, const char *proto);
struct servent *getservbyport(int port,const char *proto);
以下这个函数能通过主机名获得IP地址，也能通过server获得port号。
#include <netdb.h>
int getaddrinfo(const char *node, constchar *service, const struct addrinfo *hints,
struct addrinfo **res);
以下这个函数能通过socket地址同一时候获得以字符串标书的主机名和服务名。
#include <netdb.h>
int getnameinfo(const struct sockaddr *sa,socklen_t salen, char *host, size_t hostlen,
char *serv, size_tservlen, int flags);