Socket實際開發(fā)中的應用

Socke的概念：

socket 的原意是“插座”挤土，在計算機通信領域，socket 被翻譯為“套接字”，它是計算機之間進行通信的一種約定或一種方式。通過 socket 這種約定，一臺計算機可以接收其他計算機的數(shù)據(jù)此再，也可以向其他計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。

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socket 編程是基于 TCP 和 UDP 協(xié)議的玲销，它們的層級關系如下圖所示：

【擴展閱讀】開放式系統(tǒng)（Open System）

把協(xié)議分成多個層次有哪些優(yōu)點输拇？協(xié)議設計更容易？當然這也足以成為優(yōu)點之一贤斜。但是還有更重要的原因策吠，就是為了通過標準化操作設計成開放式系統(tǒng)。

標準本身就是對外公開的瘩绒，會引導更多的人遵守規(guī)范猴抹。以多個標準為依據(jù)設計的系統(tǒng)稱為開放式系統(tǒng)（Open System），我們現(xiàn)在學習的 TCP/IP 協(xié)議族也屬于其中之一锁荔。

開放式系統(tǒng)具有哪些優(yōu)點蟀给。

路由器用來完成 IP 層的交互任務。某個網絡原來使用 A 公司的路由器阳堕，現(xiàn)要將其替換成 B 公司的跋理，是否可行？這并非難事恬总，并不一定要換成同一公司的同一型號路由器前普，因為所有生產商都會按照 IP 層標準制造。

再舉個例子壹堰。大家的計算機是否裝有網絡接口卡拭卿，也就是所謂的網卡骡湖？尚未安裝也無妨，其實很容易買到记劈，因為所有網卡制造商都會遵守鏈路層的協(xié)議標準勺鸦。這就是開放式系統(tǒng)的優(yōu)點并巍。

標準的存在意味著高速的技術發(fā)展目木，這也是開放式系統(tǒng)設計最大的原因所在。實際上懊渡，軟件工程中的“面向對象（Object Oriented）”的誕生背景中也有標準化的影子刽射。也就是說，標準對于技術發(fā)展起著舉足輕重的作用剃执。

Socket：套接字

• Socket就是為網絡服務提供的一種機制
• 通訊的兩端都是Socket
• 網絡通訊其實就是Socket間的通信
• 數(shù)據(jù)在兩端socket間通過IO傳輸
• HTTP協(xié)議的傳輸實質就是Socket通信

網絡通訊要素

1. 網絡中設備的表示
2. 不易記憶誓禁，可以用主機名
3. 本地會換地址127.0.0.1 主機名：localhost
4. 端口號—定位程序
5. 用于標識進程的邏輯地址，不同進程的標識
6. 有效端口：0_{65535肾档，其中0}1024由系統(tǒng)支配

TCP

TCP：全稱是網絡控制協(xié)議（它使兩臺主機能夠建立連接并交換數(shù)據(jù)流）TCP能保證數(shù)據(jù)的交付摹恰，維持數(shù)據(jù)包的發(fā)送順序。

TCP（Transmission Control Protocol: 傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的怒见、可靠的俗慈、基于字節(jié)流的通信協(xié)議，數(shù)據(jù)在傳輸前要建立連接遣耍，傳輸完畢后還要斷開連接闺阱。

客戶端在收發(fā)數(shù)據(jù)前要使用 connect() 函數(shù)和服務器建立連接。建立連接的目的是保證IP地址舵变、端口酣溃、物理鏈路等正確無誤，為數(shù)據(jù)的傳輸開辟通道纪隙。

TCP建立連接時要傳輸三個數(shù)據(jù)包赊豌，俗稱三次握手（Three-way Handshaking）∶嘣郏可以形象的比喻為下面的對話：

• [Shake 1] 套接字A：“你好碘饼，套接字B，我這里有數(shù)據(jù)要傳送給你麸拄，建立連接吧粪薛。”
• [Shake 2] 套接字B：“好的耘柱，我這邊已準備就緒猎物。”
• [Shake 3] 套接字A：“謝謝你受理我的請求淮椰∥宕龋”

TCP數(shù)據(jù)報結構

帶陰影的幾個字段需要重點說明一下：

1. 序號：Seq（Sequence Number）序號占32位纳寂，用來標識從計算機A發(fā)送到計算機B的數(shù)據(jù)包的序號，計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時對此進行標記泻拦。

2. 確認號：Ack（Acknowledge Number）確認號占32位毙芜，客戶端和服務器端都可以發(fā)送，Ack = Seq + 1争拐。

3. 標志位：每個標志位占用1Bit腋粥，共有6個，分別為 URG架曹、ACK隘冲、PSH、RST绑雄、SYN展辞、FIN，具體含義如下：

• URG：緊急指針（urgent pointer）有效万牺。
• ACK：確認序號有效罗珍。
• PSH：接收方應該盡快將這個報文交給應用層。
• RST：重置連接脚粟。
• SYN：建立一個新連接覆旱。
• FIN：斷開一個連接。

注解：對英文字母縮寫的總結：Seq 是 Sequence 的縮寫珊楼，表示序列通殃；Ack(ACK) 是 Acknowledge 的縮寫，表示確認厕宗；SYN 是 Synchronous 的縮寫画舌，愿意是“同步的”，這里表示建立同步連接已慢；FIN 是 Finish 的縮寫曲聂，表示完成。

連接的建立（三次握手）

客戶端調用 socket() 函數(shù)創(chuàng)建套接字后佑惠，因為沒有建立連接朋腋，所以套接字處于CLOSED狀態(tài)；服務器端調用 listen() 函數(shù)后膜楷，套接字進入LISTEN狀態(tài)旭咽，開始監(jiān)聽客戶端請求。

這個時候赌厅，客戶端開始發(fā)起請求

1. 當客戶端調用 connect() 函數(shù)后穷绵，TCP協(xié)議會組建一個數(shù)據(jù)包，并設置 SYN 標志位特愿，表示該數(shù)據(jù)包是用來建立同步連接的仲墨。同時生成一個隨機數(shù)字 1000勾缭，填充“序號（Seq）”字段，表示該數(shù)據(jù)包的序號目养。完成這些工作俩由，開始向服務器端發(fā)送數(shù)據(jù)包，客戶端就進入了SYN-SEND狀態(tài)癌蚁。

2. 服務器端收到數(shù)據(jù)包幻梯，檢測到已經設置了 SYN 標志位，就知道這是客戶端發(fā)來的建立連接的“請求包”匈勋。服務器端也會組建一個數(shù)據(jù)包礼旅，并設置 SYN 和 ACK 標志位，SYN 表示該數(shù)據(jù)包用來建立連接洽洁，ACK 用來確認收到了剛才客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)包。

服務器生成一個隨機數(shù) 2000菲嘴，填充“序號（Seq）”字段饿自。2000 和客戶端數(shù)據(jù)包沒有關系。

服務器將客戶端數(shù)據(jù)包序號（1000）加1龄坪，得到1001昭雌，并用這個數(shù)字填充“確認號（Ack）”字段。

服務器將數(shù)據(jù)包發(fā)出健田，進入SYN-RECV狀態(tài)烛卧。

3. 客戶端收到數(shù)據(jù)包，檢測到已經設置了 SYN 和 ACK 標志位妓局，就知道這是服務器發(fā)來的“確認包”总放。客戶端會檢測“確認號（Ack）”字段好爬，看它的值是否為 1000+1局雄，如果是就說明連接建立成功。

接下來存炮，客戶端會繼續(xù)組建數(shù)據(jù)包炬搭，并設置 ACK 標志位，表示客戶端正確接收了服務器發(fā)來的“確認包”穆桂。同時宫盔，將剛才服務器發(fā)來的數(shù)據(jù)包序號（2000）加1，得到 2001享完，并用這個數(shù)字來填充“確認號（Ack）”字段灼芭。

客戶端將數(shù)據(jù)包發(fā)出，進入ESTABLISED狀態(tài)驼侠，表示連接已經成功建立姿鸿。

4. 服務器端收到數(shù)據(jù)包谆吴，檢測到已經設置了 ACK 標志位，就知道這是客戶端發(fā)來的“確認包”苛预。服務器會檢測“確認號（Ack）”字段句狼，看它的值是否為 2000+1，如果是就說明連接建立成功热某，服務器進入ESTABLISED狀態(tài)腻菇。

至此，客戶端和服務器都進入了ESTABLISED狀態(tài)昔馋，連接建立成功筹吐，接下來就可以收發(fā)數(shù)據(jù)了。

最后的說明

三次握手的關鍵是要確認對方收到了自己的數(shù)據(jù)包秘遏，這個目標就是通過“確認號（Ack）”字段實現(xiàn)的丘薛。計算機會記錄下自己發(fā)送的數(shù)據(jù)包序號 Seq，待收到對方的數(shù)據(jù)包后邦危，檢測“確認號（Ack）”字段洋侨，看Ack = Seq + 1是否成立，如果成立說明對方正確收到了自己的數(shù)據(jù)包倦蚪。

詳細分析TCP數(shù)據(jù)的傳輸過程

建立連接后希坚，兩臺主機就可以相互傳輸數(shù)據(jù)了

舉例主機A分2次（分2個數(shù)據(jù)包）向主機B傳遞200字節(jié)的過程。首先陵且，主機A通過1個數(shù)據(jù)包發(fā)送100個字節(jié)的數(shù)據(jù)裁僧，數(shù)據(jù)包的 Seq 號設置為 1200。主機B為了確認這一點慕购，向主機A發(fā)送 ACK 包聊疲，并將 Ack 號設置為 1301。

為了保證數(shù)據(jù)準確到達脓钾，目標機器在收到數(shù)據(jù)包（包括SYN包售睹、FIN包、普通數(shù)據(jù)包等）包后必須立即回傳ACK包可训，這樣發(fā)送方才能確認數(shù)據(jù)傳輸成功昌妹。

此時 Ack 號為 1301 而不是 1201，原因在于 Ack 號的增量為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)握截。假設每次 Ack 號不加傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)飞崖，這樣雖然可以確認數(shù)據(jù)包的傳輸，但無法明確100字節(jié)全部正確傳遞還是丟失了一部分谨胞，比如只傳遞了80字節(jié)固歪。因此按如下的公式確認 Ack 號：

Ack號 = Seq號 + 傳遞的字節(jié)數(shù) + 1

與三次握手協(xié)議相同，最后加 1 是為了告訴對方要傳遞的 Seq 號。

下面分析傳輸過程中數(shù)據(jù)包丟失的情況

TCP套接字數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生錯誤

通過 Seq 1301 數(shù)據(jù)包向主機B傳遞100字節(jié)的數(shù)據(jù)牢裳，但中間發(fā)生了錯誤逢防，主機B未收到。經過一段時間后蒲讯，主機A仍未收到對于 Seq 1301 的ACK確認忘朝，因此嘗試重傳數(shù)據(jù)。

為了完成數(shù)據(jù)包的重傳判帮，TCP套接字每次發(fā)送數(shù)據(jù)包時都會啟動定時器局嘁，如果在一定時間內沒有收到目標機器傳回的 ACK 包，那么定時器超時晦墙，數(shù)據(jù)包會重傳悦昵。

數(shù)據(jù)包丟失的情況，也會有 ACK 包丟失的情況晌畅，一樣會重傳但指。

重傳超時時間（RTO, Retransmission Time Out）

這個值太大了會導致不必要的等待，太小會導致不必要的重傳踩麦，理論上最好是網絡 RTT 時間枚赡，但又受制于網絡距離與瞬態(tài)時延變化，所以實際上使用自適應的動態(tài)算法（例如 Jacobson 算法和 Karn 算法等）來確定超時時間谓谦。

往返時間（RTT，Round-Trip Time）表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始贪婉，到發(fā)送端收到來自接收端的 ACK 確認包（接收端收到數(shù)據(jù)后便立即確認）反粥，總共經歷的時延。

重傳次數(shù)

TCP數(shù)據(jù)包重傳次數(shù)根據(jù)系統(tǒng)設置的不同而有所區(qū)別疲迂。有些系統(tǒng)才顿，一個數(shù)據(jù)包只會被重傳3次，如果重傳3次后還未收到該數(shù)據(jù)包的 ACK 確認尤蒿，就不再嘗試重傳郑气。但有些要求很高的業(yè)務系統(tǒng)，會不斷地重傳丟失的數(shù)據(jù)包腰池，以盡最大可能保證業(yè)務數(shù)據(jù)的正常交互尾组。

建立連接非常重要，它是數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)那疤崾竟粩嚅_連接同樣重要讳侨，它讓計算機釋放不再使用的資源。如果連接不能正常斷開奏属，不僅會造成數(shù)據(jù)傳輸錯誤跨跨，還會導致套接字不能關閉，持續(xù)占用資源囱皿，如果并發(fā)量高勇婴，服務器壓力堪憂忱嘹。

建立連接需要三次握手，斷開連接需要四次握手耕渴，可以形象的比喻為下面的對話：

• [Shake 1] 套接字A：“任務處理完畢拘悦，我希望斷開連接∪荩”
• [Shake 2] 套接字B：“哦窄做，是嗎？請稍等慰技，我準備一下椭盏。”
• 等待片刻后……
• [Shake 3] 套接字B：“我準備好了吻商，可以斷開連接了掏颊。”
• [Shake 4] 套接字A：“好的艾帐，謝謝合作乌叶。”

客戶端主動斷開連接的場景：

建立連接后柒爸，客戶端和服務器都處于ESTABLISED狀態(tài)准浴。這時，客戶端發(fā)起斷開連接的請求：

1. 客戶端調用 close() 函數(shù)后捎稚，向服務器發(fā)送 FIN 數(shù)據(jù)包乐横，進入FIN_WAIT_1狀態(tài)。FIN 是 Finish 的縮寫今野，表示完成任務需要斷開連接葡公。

2. 服務器收到數(shù)據(jù)包后，檢測到設置了 FIN 標志位条霜，知道要斷開連接催什，于是向客戶端發(fā)送“確認包”，進入CLOSE_WAIT狀態(tài)宰睡。

注意：服務器收到請求后并不是立即斷開連接蒲凶，而是先向客戶端發(fā)送“確認包”，告訴它我知道了夹厌，我需要準備一下才能斷開連接豹爹。

3. 客戶端收到“確認包”后進入FIN_WAIT_2狀態(tài)，等待服務器準備完畢后再次發(fā)送數(shù)據(jù)包矛纹。

4. 等待片刻后臂聋，服務器準備完畢，可以斷開連接，于是再主動向客戶端發(fā)送 FIN 包孩等，告訴它我準備好了艾君，斷開連接吧。然后進入LAST_ACK狀態(tài)肄方。

5. 客戶端收到服務器的 FIN 包后冰垄，再向服務器發(fā)送 ACK 包，告訴它你斷開連接吧权她。然后進入TIME_WAIT狀態(tài)虹茶。

6. 服務器收到客戶端的 ACK 包后，就斷開連接隅要，關閉套接字蝴罪，進入CLOSED狀態(tài)。

關于 TIME_WAIT 狀態(tài)的說明

客戶端最后一次發(fā)送 ACK包后進入 TIME_WAIT 狀態(tài)步清，而不是直接進入 CLOSED 狀態(tài)關閉連接要门，這是為什么呢？

TCP 是面向連接的傳輸方式廓啊，必須保證數(shù)據(jù)能夠正確到達目標機器欢搜，不能丟失或出錯，而網絡是不穩(wěn)定的谴轮，隨時可能會毀壞數(shù)據(jù)炒瘟，所以機器A每次向機器B發(fā)送數(shù)據(jù)包后，都要求機器B”確認“第步，回傳ACK包唧领，告訴機器A我收到了，這樣機器A才能知道數(shù)據(jù)傳送成功了雌续。如果機器B沒有回傳ACK包，機器A會重新發(fā)送胯杭，直到機器B回傳ACK包驯杜。

UDP中的服務器端和客戶端沒有連接

UDP 不像 TCP，無需在連接狀態(tài)下交換數(shù)據(jù)做个，因此基于 UDP 的服務器端和客戶端也無需經過連接過程鸽心。也就是說，不必調用 listen() 和 accept() 函數(shù)居暖。UDP 中只有創(chuàng)建套接字的過程和數(shù)據(jù)交換的過程顽频。

UDP服務器端和客戶端均只需1個套接字

TCP 中，套接字是一對一的關系太闺。如要向 10 個客戶端提供服務糯景，那么除了負責監(jiān)聽的套接字外，還需要創(chuàng)建 10 套接字。但在 UDP 中蟀淮，不管是服務器端還是客戶端都只需要 1 個套接字最住。之前解釋 UDP 原理的時候舉了郵寄包裹的例子，負責郵寄包裹的快遞公司可以比喻為 UDP 套接字怠惶，只要有 1 個快遞公司涨缚，就可以通過它向任意地址郵寄包裹。同樣策治，只需 1 個 UDP 套接字就可以向任意主機傳送數(shù)據(jù)脓魏。

基于UDP的接收和發(fā)送函數(shù)

創(chuàng)建好 TCP 套接字后，傳輸數(shù)據(jù)時無需再添加地址信息通惫，因為 TCP 套接字將保持與對方套接字的連接茂翔。換言之，TCP 套接字知道目標地址信息讽膏。但 UDP 套接字不會保持連接狀態(tài)檩电，每次傳輸數(shù)據(jù)都要添加目標地址信息，這相當于在郵寄包裹前填寫收件人地址府树。

發(fā)送數(shù)據(jù)使用 sendto() 函數(shù)：

1.  ssize_t sendto(int sock, void *buf, size_t nbytes, int flags, **struct** sockaddr *to, socklen_t addrlen); //Linux

2.  int sendto(SOCKET sock, **const** char *buf, int nbytes, int flags, **const** **struct** sockadr *to, int addrlen); 

Windows

Linux 和 Windows 下的 sendto() 函數(shù)類似俐末，下面是詳細參數(shù)說明：

• sock：用于傳輸 UDP 數(shù)據(jù)的套接字；
• buf：保存待傳輸數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)地址奄侠；
• nbytes：帶傳輸數(shù)據(jù)的長度（以字節(jié)計）卓箫；
• flags：可選項參數(shù)，若沒有可傳遞 0垄潮；
• to：存有目標地址信息的 sockaddr 結構體變量的地址烹卒；
• addrlen：傳遞給參數(shù) to 的地址值結構體變量的長度。

UDP 發(fā)送函數(shù) sendto() 與TCP發(fā)送函數(shù) write()/send() 的最大區(qū)別在于弯洗，sendto() 函數(shù)需要向他傳遞目標地址信息旅急。

接收數(shù)據(jù)使用 recvfrom() 函數(shù)：

1.  ssize_t recvfrom(int sock, void *buf, size_t nbytes, int flags, **struct** sockadr *from, socklen_t *addrlen); //Linux

2.  int recvfrom(SOCKET sock, char *buf, int nbytes, int flags, **const** **struct** sockaddr *from, int *addrlen); 

由于 UDP 數(shù)據(jù)的發(fā)送端不定，所以 recvfrom() 函數(shù)定義為可接收發(fā)送端信息的形式牡整，具體參數(shù)如下：

• sock：用于接收 UDP 數(shù)據(jù)的套接字藐吮；
• buf：保存接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)地址；
• nbytes：可接收的最大字節(jié)數(shù)（不能超過 buf 緩沖區(qū)的大刑颖础）谣辞；
• flags：可選項參數(shù)，若沒有可傳遞 0沐扳；
• from：存有發(fā)送端地址信息的 sockaddr 結構體變量的地址泥从；
• addrlen：保存參數(shù) from 的結構體變量長度的變量地址值。

基于UDP的回聲服務器端/客戶端

下面結合之前的內容實現(xiàn)回聲客戶端沪摄。需要注意的是躯嫉，UDP 不同于 TCP纱烘，不存在請求連接和受理過程，因此在某種意義上無法明確區(qū)分服務器端和客戶端和敬，只是因為其提供服務而稱為服務器端凹炸，希望各位讀者不要誤解。

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TCP和UDP總結

TCP：傳輸控制協(xié)議

1. 建立連接昼弟，形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?/li>
2. 在連接中進行大量的數(shù)據(jù)傳輸（數(shù)據(jù)大小不受限制）
3. 通過三次握手完成連接啤它，是可靠的協(xié)議，安全送達必須建立連接舱痘，效率會稍低

UDP：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議

1. 將數(shù)據(jù)及源和目的封裝在數(shù)據(jù)包中变骡，不需要建立連接
2. 因為是無需建立連接所以是不可靠的
3. 每個數(shù)據(jù)報的大小限制在64k之內
4. 不需要建立連接因此速度快

TCP與UDP的優(yōu)劣特點：

TCP 是面向連接的傳輸協(xié)議，建立連接時要經過三次握手芭逝，斷開連接時要經過四次握手塌碌，中間傳輸數(shù)據(jù)時也要回復 ACK 包確認，多種機制保證了數(shù)據(jù)能夠正確到達旬盯，不會丟失或出錯台妆。

UDP 是非連接的傳輸協(xié)議，沒有建立連接和斷開連接的過程胖翰，它只是簡單地把數(shù)據(jù)丟到網絡中接剩，也不需要 ACK 包確認。

UDP 傳輸數(shù)據(jù)就好像我們郵寄包裹萨咳，郵寄前需要填好寄件人和收件人地址懊缺，之后送到快遞公司即可，但包裹是否正確送達培他、是否損壞我們無法得知鹃两，也無法保證。UDP 協(xié)議也是如此舀凛，它只管把數(shù)據(jù)包發(fā)送到網絡俊扳，然后就不管了，如果數(shù)據(jù)丟失或損壞猛遍，發(fā)送端是無法知道的拣度，當然也不會重發(fā)。

既然如此螃壤，TCP 應該是更加優(yōu)質的傳輸協(xié)議吧？

如果只考慮可靠性筋帖，TCP 的確比 UDP 好奸晴。但 UDP 在結構上比 TCP 更加簡潔，不會發(fā)送 ACK 的應答消息日麸，也不會給數(shù)據(jù)包分配 Seq 序號寄啼，所以 UDP 的傳輸效率有時會比 TCP 高出很多逮光，編程中實現(xiàn) UDP 也比 TCP 簡單。

UDP 的可靠性雖然比不上TCP墩划，但也不會像想象中那么頻繁地發(fā)生數(shù)據(jù)損毀涕刚，在更加重視傳輸效率而非可靠性的情況下，UDP 是一種很好的選擇乙帮。比如視頻通信或音頻通信杜漠，就非常適合采用 UDP 協(xié)議；通信時數(shù)據(jù)必須高效傳輸才不會產生“卡頓”現(xiàn)象察净，用戶體驗才更加流暢驾茴，如果丟失幾個數(shù)據(jù)包，視頻畫面可能會出現(xiàn)“雪花”氢卡，音頻可能會夾帶一些雜音锈至，這些都是無妨的。

與 UDP 相比译秦，TCP 的生命在于流控制峡捡，這保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。

最后需要說明的是：TCP 的速度無法超越 UDP筑悴，但在收發(fā)某些類型的數(shù)據(jù)時有可能接近 UDP们拙。例如，每次交換的數(shù)據(jù)量越大雷猪，TCP 的傳輸速率就越接近于 UDP睛竣。

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日常開發(fā)中Socket的應用

示例代碼 ： Linux 下的 socket 程序

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socket的基本使用

Linux 下的代碼

server.cpp 是服務器端代碼，client.cpp 是客戶端代碼求摇，要實現(xiàn)的功能是：客戶端從服務器讀取一個字符串并打印出來射沟。

服務器端代碼 server.cpp：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main(){

  //創(chuàng)建套接字

 int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

 //將套接字和IP、端口綁定

 struct sockaddr_in serv_addr;

 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));  //每個字節(jié)都用0填充

 serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址

 serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具體的IP地址

 serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口

 bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

 //進入監(jiān)聽狀態(tài)与境，等待用戶發(fā)起請求

 listen(serv_sock, 20);

 //接收客戶端請求

 struct sockaddr_in clnt_addr;

 socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);

 int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);

 //向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)

 char str[] = "http://c.biancheng.net/socket/";

 write(clnt_sock, str, sizeof(str));

 //關閉套接字

 close(clnt_sock);

 close(serv_sock);

 return 0;

}

客戶端代碼 client.cpp：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

int main(){

   //創(chuàng)建套接字

 int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

 //向服務器（特定的IP和端口）發(fā)起請求

 struct sockaddr_in serv_addr;

 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每個字節(jié)都用0填充

 serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址

 serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具體的IP地址

 serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口

 connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

 //讀取服務器傳回的數(shù)據(jù)

 char buffer[40];

 read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);

 printf("Message form server: %s\n", buffer);

 //關閉套接字

 close(sock);

 return 0;

}

啟動一個終端（Shell）验夯，先編譯 server.cpp 并運行：

[admin@localhost ~]$ g++ server.cpp -o server
[admin@localhost ~]$ ./server

等待請求的到來

正常情況下，程序運行到 accept() 函數(shù)就會被阻塞摔刁，等待客戶端發(fā)起請求挥转。

接下再啟動一個終端，編譯 client.cpp 并運行：

[admin@localhost ~]$ g++ client.cpp -o client
[admin@localhost ~]$ ./client

client 接收到從 server發(fā)送過來的字符串就運行結束了共屈，同時绑谣，server 完成發(fā)送字符串的任務也運行結束了。大家可以通過兩個打開的終端來觀察拗引。

client 運行后借宵，通過 connect() 函數(shù)向 server 發(fā)起請求，處于監(jiān)聽狀態(tài)的 server 被激活矾削，執(zhí)行 accept() 函數(shù)壤玫，接受客戶端的請求豁护，然后執(zhí)行 write() 函數(shù)向 client 傳回數(shù)據(jù)。client 接收到傳回的數(shù)據(jù)后欲间，connect() 就運行結束了楚里，然后使用 read() 將數(shù)據(jù)讀取出來。

server 只接受一次 client 請求猎贴，當 server 向 client 傳回數(shù)據(jù)后班缎，程序就運行結束了。如果想再次接收到服務器的數(shù)據(jù)嘱能，必須再次運行 server吝梅，所以這是一個非常簡陋的 socket 程序，不能夠一直接受客戶端的請求惹骂。

源碼解析

1. 先說一下 server.cpp 中的代碼苏携。

通過 socket() 函數(shù)創(chuàng)建了一個套接字，參數(shù) AF_INET 表示使用 IPv4 地址对粪，SOCK_STREAM 表示使用面向連接的套接字右冻，IPPROTO_TCP 表示使用 TCP 協(xié)議。在 Linux 中著拭，socket 也是一種文件纱扭，有文件描述符，可以使用 write() / read() 函數(shù)進行 I/O 操作儡遮，這一點已在《socket是什么》中進行了講解乳蛾。

通過 bind() 函數(shù)將套接字 serv_sock 與特定的 IP 地址和端口綁定，IP 地址和端口都保存在 sockaddr_in 結構體中鄙币。

socket() 函數(shù)確定了套接字的各種屬性肃叶，bind() 函數(shù)讓套接字與特定的IP地址和端口對應起來，這樣客戶端才能連接到該套接字十嘿。

套接字處于被動監(jiān)聽狀態(tài)因惭。所謂被動監(jiān)聽，是指套接字一直處于“睡眠”中绩衷，直到客戶端發(fā)起請求才會被“喚醒”蹦魔。

accept() 函數(shù)用來接收客戶端的請求。程序一旦執(zhí)行到 accept() 就會被阻塞（暫停運行）咳燕，直到客戶端發(fā)起請求勿决。

write() 函數(shù)用來向套接字文件中寫入數(shù)據(jù)，也就是向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)招盲。

和普通文件一樣剥险，socket 在使用完畢后也要用 close() 關閉。

2. 再說一下 client.cpp 中的代碼宪肖。client.cpp 中的代碼和 server.cpp 中有一些區(qū)別表制。

通過 connect() 向服務器發(fā)起請求，服務器的IP地址和端口號保存在 sockaddr_in 結構體中控乾。直到服務器傳回數(shù)據(jù)后么介，connect() 才運行結束。

通過 read() 從套接字文件中讀取數(shù)據(jù)蜕衡。

Windows 下的代碼

服務器端 server.cpp：

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib") //加載 ws2_32.dll
#define BUF_SIZE 100

int main(){

 WSADATA wsaData;

 WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

 //創(chuàng)建套接字

 SOCKET sock = [socket](http://c.biancheng.net/socket/)(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

 //綁定套接字

 **struct** sockaddr_in servAddr;

 memset(&servAddr, 0, **sizeof**(servAddr)); //每個字節(jié)都用0填充

 servAddr.sin_family = PF_INET; //使用IPv4地址

 servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //自動獲取IP地址

 servAddr.sin_port = htons(1234); //端口

 bind(sock, (SOCKADDR*)&servAddr, **sizeof**(SOCKADDR));

 //接收客戶端請求

 SOCKADDR clntAddr; //客戶端地址信息

 int nSize = **sizeof**(SOCKADDR);

 char buffer[BUF_SIZE]; //緩沖區(qū)

 **while**(1){

 int strLen = recvfrom(sock, buffer, BUF_SIZE, 0, &clntAddr, &nSize);

 sendto(sock, buffer, strLen, 0, &clntAddr, nSize);

 }

 closesocket(sock);

 WSACleanup();

 **return** 0;

}

代碼說明：

1. 代碼在創(chuàng)建套接字時壤短，向 socket() 第二個參數(shù)傳遞 SOCK_DGRAM，以指明使用 UDP 協(xié)議慨仿。
2. 使用htonl(INADDR_ANY)來自動獲取 IP 地址久脯。

利用常數(shù) INADDR_ANY 自動獲取 IP 地址有一個明顯的好處，就是當軟件安裝到其他服務器或者服務器 IP 地址改變時镰吆，不用再更改源碼重新編譯帘撰，也不用在啟動軟件時手動輸入。而且万皿，如果一臺計算機中已分配多個 IP 地址（例如路由器）摧找，那么只要端口號一致，就可以從不同的 IP 地址接收數(shù)據(jù)牢硅。所以蹬耘，服務器中優(yōu)先考慮使用 INADDR_ANY；而客戶端中除非帶有一部分服務器功能减余，否則不會采用综苔。

客戶端 client.cpp：

#include <stdio.h>
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") //加載 ws2_32.dll
#define BUF_SIZE 100

int main(){

  //初始化DLL

 WSADATA wsaData;

 WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

 //創(chuàng)建套接字

 SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

 //服務器地址信息

 **struct** sockaddr_in servAddr;

 memset(&servAddr, 0, **sizeof**(servAddr)); //每個字節(jié)都用0填充

 servAddr.sin_family = PF_INET;

 servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

 servAddr.sin_port = htons(1234);

 //不斷獲取用戶輸入并發(fā)送給服務器估脆，然后接受服務器數(shù)據(jù)

 **struct** sockaddr fromAddr;

 int addrLen = **sizeof**(fromAddr);

 **while**(1){

 char buffer[BUF_SIZE] = {0};

 printf("Input a string: ");

 gets(buffer);

 sendto(sock, buffer, strlen(buffer), 0, (**struct** sockaddr*)&servAddr, **sizeof**(servAddr));

 int strLen = recvfrom(sock, buffer, BUF_SIZE, 0, &fromAddr, &addrLen);

 buffer[strLen] = 0;

 printf("Message form server: %s\n", buffer);

 }

 closesocket(sock);

 WSACleanup();

 **return** 0;

}

從代碼中可以看出拇舀，server.cpp 中沒有使用 listen() 函數(shù)贸宏，client.cpp 中也沒有使用 connect() 函數(shù)鳖宾，因為 UDP 不需要連接富寿。

iOS下的代碼

常用的Socket類型有兩種：流式Socket（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報式Socket（SOCK_DGRAM）摘悴。流式是一種面向連接的Socket稚铣，針對于面向連接的TCP服務應用是整；數(shù)據(jù)報式Socket是一種無連接的Socket瞧剖，對應于無連接的UDP服務應用拭嫁。

socket調用庫函數(shù)主要有：

創(chuàng)建套接字
Socket(af,type,protocol)

建立地址和套接字的聯(lián)系
bind(sockid, local addr, addrlen)

服務器端偵聽客戶端的請求 
listen(Sockid ,quenlen)

建立服務器/客戶端的連接 (面向連接TCP）

客戶端請求連接
Connect(sockid, destaddr, addrlen)

服務器端等待從編號為Sockid的Socket上接收客戶連接請求
newsockid = accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)

發(fā)送/接收數(shù)據(jù)

• 面向連接：

send(sockid, buff, bufflen)
recv( )

• 面向無連接：

sendto(sockid,buff,…,addrlen)
recvfrom( )

• 釋放套接字

close(sockid)

tcpsocket的具體實現(xiàn)

服務器的工作流程：首先調用socket函數(shù)創(chuàng)建一個Socket抓于，然后調用bind函數(shù)將其與本機地址以及一個本地端口號綁定做粤，然后調用listen在相應的socket上監(jiān)聽，當accpet接收到一個連接服務請求時捉撮，將生成一個新的socket怕品。服務器顯示該客戶機的IP地址，并通過新的socket向客戶端發(fā)送字符串” hi,I am server!”巾遭。最后關閉該socket肉康。

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iOS socket服務端代碼：

UDP/IP應用編程接口（API）

• 服務器的工作流程：首先調用socket函數(shù)創(chuàng)建一個Socket闯估，然后調用bind函數(shù)將其與本機
• 地址以及一個本地端口號綁定，接收到一個客戶端時吼和，服務器顯示該客戶端的IP地址涨薪，并將字串
• 返回給客戶端。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>

int main(int argc,char **argv)

{

    int ser_sockfd;

 int len;

 //int addrlen;

 socklen_t addrlen;

 char seraddr[100];

 struct sockaddr_in ser_addr;

  /*建立socket*/

 ser_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

 if(ser_sockfd < 0)

 {

 printf("I cannot socket success\n");

 return 1;

 }

 /*填寫sockaddr_in 結構*/

 addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

 bzero(&ser_addr, addrlen);

 ser_addr.sin_family = AF_INET;

 ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

 ser_addr.sin_port = htons(1024);

 /*綁定客戶端*/

 if(bind(ser_sockfd,(struct sockaddr *)&ser_addr,addrlen)<0)

 {

 printf("connect");

 return 1;

 }

 while(1)

 {

 bzero(seraddr,sizeof(seraddr));

 len=recvfrom(ser_sockfd,seraddr,sizeof(seraddr),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,&addrlen);

 /*顯示client端的網絡地址*/

 printf("receive from %s\n",inet_ntoa(ser_addr.sin_addr));

 /*顯示客戶端發(fā)來的字串*/

 printf("recevce:%s",seraddr);

 /*將字串返回給client端*/

 sendto(ser_sockfd, seraddr,len,0,(struct sockaddr*)&ser_addr,addrlen);

 }

}

客戶端的工作流程：首先調用socket函數(shù)創(chuàng)建一個Socket炫乓，填寫服務器地址及端口號刚夺，從標準輸入設備中取得字符串，將字符串傳送給服務器端末捣，并接收服務器端返回的字符串侠姑。最后關閉該socket。

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UDP/IP應用編程接口（API）

• 客戶端的工作流程：首先調用socket函數(shù)創(chuàng)建一個Socket箩做，填寫服務器地址及端口號莽红，
• 從標準輸入設備中取得字符串，將字符串傳送給服務器端卒茬，并接收服務器端返回的字
• 符串船老。最后關閉該socket。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include <netinet/in.h>
#import <arpa/inet.h>

int GetServerAddr(char * addrname)
{

 printf("please input server addr:");

 scanf("%s",addrname);

 return 1;

}

int main(int argc,char **argv)

{

  int cli_sockfd;

 int len;

 socklen_t addrlen;

 char seraddr[14];

 struct sockaddr_in cli_addr;

 char buffer[256];

 GetServerAddr(seraddr);

  /* 建立socket*/

 cli_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

 if(cli_sockfd < 0)

 {

 printf("I cannot socket success\n");

 return 1;

 }

 /* 填寫sockaddr_in */

 addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);

 bzero(&cli_addr, addrlen);

 cli_addr.sin_family = AF_INET;

 cli_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(seraddr);

 //cli_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

 cli_addr.sin_port = htons(1024);

 bzero(buffer,sizeof(buffer));

 /* 從標準輸入設備取得字符串*/

 len=read(STDIN_FILENO,buffer,sizeof(buffer));

 /* 將字符串傳送給server端*/

 sendto(cli_sockfd,buffer,len,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,addrlen);

 /* 接收server端返回的字符串*/

 len=recvfrom(cli_sockfd,buffer,sizeof(buffer),0,(struct sockaddr*)&cli_addr,&addrlen);

 //printf("receive from %s\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr));

 printf("receive: %s",buffer);

 close(cli_sockfd);

}

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文章到此結束圃酵，喜歡的留顆星星柳畔！