1 Socket API函數(shù)

WinSock的實(shí)現(xiàn)方式是利用Windows的動態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)的，所以如果在Windows環(huán)境下進(jìn)行socket編程，需要事先初始化Windows Sockets API，可以通過調(diào)用WSAStartup()完成。在使用結(jié)束后釋放所使用的Windows Sockets DLL，可以通過調(diào)用WSACleanup()來完成。這里的WSA指的是Windows Socket Asynchronous智听，即Windows異步套接字。
在Linux下可使用man命令查閱相關(guān)API函數(shù)的詳細(xì)信息渡紫。

1.1 WSAStartup

// #include <WinSock2.h>
int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);

• Windows特有到推，使用Socket的應(yīng)用程序在使用Socket之前必須先調(diào)用WSAStartup函數(shù)。
• 兩個(gè)參數(shù)：
  • WORD wVersionRequested：指明程序請求使用的WinSock版本惕澎，其中高位字節(jié)指明副版本莉测、低位字節(jié)指明主版本。十六進(jìn)制整數(shù)集灌，例如0x102表示2.1版本悔雹。
  • LPWSADATA lpWSAData：返回實(shí)際的WinSock的版本信息，為指向WSADATA結(jié)構(gòu)的指針欣喧。

例：使用2.2版本的WinSock的程序代碼段

wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);
err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);

1.2 WSACleanup

// #include <WinSock2.h>
int WSACleanup(void);

• Windows特有腌零，應(yīng)用程序在完成對請求的Socket庫的使用，最后要調(diào)用WSACleanup函數(shù)唆阿，可以解除與Socket庫的綁定和釋放Socket庫所占用的系統(tǒng)資源益涧。

1.3 socket

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

• 創(chuàng)建套接字時(shí)使用，操作系統(tǒng)會返回套接字描述符驯鳖。最初是面向TCP/IP協(xié)議棧的闲询，但最終設(shè)計(jì)成可以面向其他協(xié)議簇。
• 三個(gè)參數(shù)：
  • int domain：指定協(xié)議簇浅辙，主要用TCP/IP協(xié)議扭弧，因此可指定為PF_INET符號常量，這里AF_INET和PF_INET是一樣的记舆，這是歷史遺留問題造成的鸽捻。協(xié)議簇主要有AF_INET（IPv4）、AF_INET6（IPv6）泽腮、AF_LOCAL（UNIX協(xié)議） AF_ROUTE（路由套接字）御蒲、AF_KEY（秘鑰套接字）。
  • int type：指定套接字類型诊赊，主要有面向TCP的套接字SOCK_STREAM厚满，又稱流式套接字；面向UDP的套接字SOCK_DGRAM碧磅，又稱數(shù)據(jù)報(bào)套接字碘箍。TCP：可靠遵馆、面向連接、字節(jié)流傳輸丰榴、點(diǎn)對點(diǎn)团搞；UDP：不可靠、無連接多艇、數(shù)據(jù)報(bào)傳輸。
  • int protocol：指定協(xié)議號像吻，0為默認(rèn)峻黍。需要使用別的協(xié)議才指定，如果套接字類型不是原始套接字拨匆，那么這個(gè)參數(shù)就為0姆涩。
• 特殊情況：創(chuàng)建原始套接字SOCK_RAW（操作系統(tǒng)對這類套接字的創(chuàng)建需要有特殊的權(quán)限，Windows需要管理員權(quán)限惭每，Linux需要root權(quán)限）骨饿，可跨越傳輸層面向網(wǎng)絡(luò)層。

例：創(chuàng)建一個(gè)面向TCP/IP的流式套接字代碼段

struct protoent *p;
p = getprotobyname("tcp");
SOCKET sd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, p->p_proto);

1.4 closesocket/close

int closesocket(SOCKET sd);    // Windows:#include <WinSock2.h>
int close(int fd);             // Linux:#include <unistd.h>

• 關(guān)閉一個(gè)描述符為sd/fd的套接字台腥。
• 如果多個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)套接字宏赘，調(diào)用函數(shù)將套接字引用計(jì)數(shù)減1，減至0才關(guān)閉黎侈。
• 一個(gè)進(jìn)程中的多線程對一個(gè)套接字的使用無計(jì)數(shù)察署。如果進(jìn)程中的一個(gè)線程調(diào)用函數(shù)將一個(gè)套接字關(guān)閉，該進(jìn)程中的其他線程也將不能訪問該套接字峻汉。
• 返回值：0-成功贴汪，SOCKET_ERROR(-1)-失敗。

1.5 bind

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 

• 綁定套接字的本地端點(diǎn)地址：IP地址+Port端口號休吠。
• 三個(gè)參數(shù)：
  • int sockfd：socket函數(shù)返回的套接字描述符扳埂。
  • const struct sockaddr *addr：結(jié)構(gòu)為sockaddr_in的端點(diǎn)地址，指向本地IP地址的結(jié)構(gòu)體指針瘤礁。
  • socklen_t addrlen：結(jié)構(gòu)長度阳懂。
• 客戶程序一般不必顯式調(diào)用bind函數(shù)，操作系統(tǒng)會幫忙設(shè)置蔚携。
• 服務(wù)器需要調(diào)用綁定熟知的端口號希太，例如80端口。
• IP地址在服務(wù)器使用時(shí)不應(yīng)該指定具體的IP地址酝蜒，因?yàn)榭赡苡卸鄠€(gè)網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)誊辉，較難確認(rèn)，只需將IP地址賦值為INADDR_ANY地址通配符亡脑，即可監(jiān)聽所有地址接收的數(shù)據(jù)堕澄。

struct sockaddr{
     unsigned short sa_family; //通信協(xié)議類型族AF_xx
     char sa_data[14];  //14字節(jié)協(xié)議地址邀跃，包含該socket的IP地址和端口號
};

1.6 listen

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);

• 監(jiān)聽狀態(tài)函數(shù)，置服務(wù)器端的流套接字處于監(jiān)聽狀態(tài)蛙紫，僅服務(wù)器端調(diào)用拍屑，并且僅用于面向連接的流式套接字。
• 兩個(gè)參數(shù)：
  • int sockfd：服務(wù)器端的流套接字坑傅，僅用于面向連接的流式套接字僵驰。
  • int backlog：設(shè)置連接請求隊(duì)列大小，即緩存隊(duì)列唁毒，可以設(shè)置連接客戶端的最大連接個(gè)數(shù)蒜茴，當(dāng)有多個(gè)客戶端向服務(wù)器請求時(shí)，會受到此值的影響浆西，默認(rèn)值為20粉私。
• 返回值：0-成功，SOCKET_ERROR(-1)-失敗近零。

1.7 connect

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
int connect(int sockfd,const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)

• 客戶端程序調(diào)用connect函數(shù)來使客戶套接字與特定計(jì)算機(jī)的特定端口的套接字連接诺核。
• 僅用于客戶端， 可用于TCP客戶端久信，也可用于UDP客戶端窖杀。
  • TCP客戶端：建立TCP連接。
  • UDP客戶端：UDP是無連接的裙士，功能只是指定服務(wù)器端點(diǎn)地址陈瘦，實(shí)際是沒有連接的，但看著像連接一樣潮售。
• 三個(gè)參數(shù)：
  • int sockfd：客戶端套接字痊项。
  • const struct sockaddr *addr：服務(wù)端套接字地址。
  • socklen_t addrlen：服務(wù)端套接字長度酥诽。

1.8 accept

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen)

• 服務(wù)器端程序調(diào)用accept函數(shù)鞍泉，從處于監(jiān)聽狀態(tài)的流套接字的客戶連接請求隊(duì)列中取出排在最前的一個(gè)客戶請求，并且創(chuàng)建一個(gè)新得套接字來與客戶端套接字創(chuàng)建連接通道肮帐。
• 僅用于TCP套接字咖驮，僅用于服務(wù)器。
• 三個(gè)參數(shù)：
  • int sockfd：服務(wù)端套接字训枢。
  • const struct sockaddr *addr：客戶端套接字地址托修。
  • socklen_t *addrlen：客戶端套接字長度地址。
• 如果使用主套接字與客戶端通信恒界，因?yàn)門CP是點(diǎn)對點(diǎn)連接睦刃，那么在某一時(shí)刻服務(wù)器就只能為一個(gè)客戶端提供服務(wù)，而不能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)的TCP服務(wù)器十酣。因此創(chuàng)建新套接字與客戶端通信涩拙，服務(wù)器通過多線程际长、多進(jìn)程創(chuàng)建新套接字，即可實(shí)現(xiàn)并發(fā)的TCP服務(wù)器兴泥。

1.9 send, sendto

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
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);

• send函數(shù)用于TCP套接字（客戶端與服務(wù)器端）或調(diào)用了connect函數(shù)的UDP客戶端套接字工育。
• sendto函數(shù)用于UDP服務(wù)器端套接字與未調(diào)用connect函數(shù)的UDP客戶端套接字颅和。

1.10 recv, recvfrom

// Windows:#include <WinSock2.h>
// Linux:#include <sys/types.h> <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

• recv函數(shù)從TCP連接的另一端接收數(shù)據(jù)抄瑟，或者從調(diào)用了connect函數(shù)的UDP客戶端套接字接收服務(wù)器發(fā)來的數(shù)據(jù)。
• recvfrom用于從UDP服務(wù)器端套接字與未調(diào)用用connect函數(shù)的UDP客戶端套接字接收對端數(shù)據(jù)软吐。

1.11 setsockopt, getsockopt

int setsockopt(int sd, int level, int optname, *optval, socklen_t optlen);
int getsockopt(int sd, int level, int optname, *optval, socklen_t *optlen);

• setsockopt()函數(shù)用來設(shè)置套接字sd的選項(xiàng)參數(shù)旭贬。
• getsockopt()函數(shù)用于獲取任意類型竭沫、任意狀態(tài)套接口的選項(xiàng)當(dāng)前值，并把結(jié)果存入optval骑篙。

2 Socket API函數(shù)小結(jié)

• WSAStartup：初始化socket庫（僅對于WinSock）
• WSACleanup：清除/終止socket庫的使用（僅對于WinSock）
  其他函數(shù)一般來說可以在Linux下使用，名稱基本一致
• socket：創(chuàng)建套接字
• connect：“連接”遠(yuǎn)端服務(wù)器（僅用于客戶端森书，注意TCP與UDP的區(qū)別）
• closesocket/close：釋放/關(guān)閉套接字
• bind：綁定套接字的本地IP地址和端口號（通嘲卸耍客戶端不需要，客戶端的端點(diǎn)地址- 操作系統(tǒng)會幫忙設(shè)置凛膏，不需要自己設(shè)置）
• listen：置服務(wù)器端TCP套接字為監(jiān)聽模式杨名，并設(shè)置隊(duì)列大小（僅用于服務(wù)器端TCP套接字）
• accept：接收/提取一個(gè)連接請求猖毫，創(chuàng)建新套接字台谍，通過新套接字與客戶端進(jìn)行連接（僅用于服務(wù)器端的TCP套接字，也稱為阻塞函數(shù)）
• recv：接收數(shù)據(jù)（用于TCP套接字或連接模式的客戶端UDP套接字）
• recvfrom：接收數(shù)據(jù)報(bào)（用于非連接模式的UDP套接字）
• send：發(fā)送數(shù)據(jù)（用于TCP套接字或連接模式的客戶端UDP套接字）
• sendto：發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)（用于非連接模式的UDP套接字）
• setsockopt：設(shè)置套接字選項(xiàng)參數(shù)（查手冊即可）
• getsockopt：獲取套接字選項(xiàng)參數(shù)（查手冊即可）

Socket API調(diào)用基本流程