文章目录

一、socket套接字编程接口
- （一）socket头文件
- （二）socket 常见API（套接字编程接口）
- - 1. 创建 socket 文件描述符 (TCP/UDP, 客户端 + 服务器 )
  - 2.绑定网络信息 (TCP/UDP, 服务器 )
  - 3.开始监听 socket (TCP, 服务器 )
  - 4.接收请求 (TCP, 服务器 )
  - 5.建立连接 (TCP, 客户端 )
- （三）sockaddr结构（套接字的地址结构类型定义）
- （四）一些相关函数
- - 1.inet_ntoa
  - 2.地址转换函数
  - 2.网络服务 recvfrom 与 sendto
  - - （1）udp特有的 recvfrom读取套接字中的信息
    - （2）sendto向套接字发送信息
二、简单的UDP网络程序
- （一）实现一个简单的英译汉的功能
- - 1.服务器
  - 2.客户端

一、socket套接字编程接口

（一）socket头文件

man socket，man htons，man inet_ addr查看所有头文件
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

（二）socket 常见API（套接字编程接口）

1. 创建 socket 文件描述符 (TCP/UDP, 客户端 + 服务器 )

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

domain：socket网络通信的域——网络通信（AF_INET /PF_INET ）（或本地通信
（AF_UNIX））。现在只用AF_INET 网络通信（有的地方把AF_INET写成PF_INET也是正确的）
type：套接字类型——决定了我们通信的时候对应的报文类型（流式 / 用户数据报式）
    流式套接：SOCK_STREAM ——用于TCP协议

    用户数据报式套接：SOCK_DGRAM ——用于UDP协议
protocol：协议类型——网络应用中设置为0。（因为AF_INET+SOCK_STREAM—默认是TCP套接字；AF_INET+SOCK_DGRAM—默认是UDP套接字）

返回值：成功返回文件描述符(套接字描述符)，错误返回-1并设置错误码（套接字类型本质就是文件描述符）

2.绑定网络信息 (TCP/UDP, 服务器 )

nt bind(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);

sockfd：套接字这个文件描述符。addr：传入我们自己创建的信息 struct sockaddr_in local
的地址，然后把它强转成struct
sockaddr类型结构体，内部会自动识别是什么类型的套接字做绑定。
addrlen：sockaddr类型结构体的大小

返回值：成功返回0，失败返回-1

例如：if (bind(sockfd_, (const struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) == -1)

3.开始监听 socket (TCP, 服务器 )

int listen(int socket, int backlog);

4.接收请求 (TCP, 服务器 )

int accept(int socket, struct sockaddr* address,socklen_t* address_len);

5.建立连接 (TCP, 客户端 )

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

（三）sockaddr结构（套接字的地址结构类型定义）

socket API是一层抽象的网络编程接口 , 适用于各种底层网络协议 , 如 IPv4 、 IPv6, 以及后面要讲的 UNIX Domain Socket. 然而 , 各种网络协议的地址格式并不相同。
两个地址结构类型：

struct sockaddr_ in——网络套接字，用于网络通信；
struct sockaddr_ un——域间套接字，用于UNIX本地通信；

IPv4和IPv6的地址格式定义在 netinet/in.h 中,IPv4地址用 sockaddr_in 结构体表示，包括16位地址类型,
16位端口号和32位IP地址。
IPv4、 IPv6地址类型分别定义为常数AF_INET、AF_INET6。这样,只要取得某种sockaddr结构体的首地址,不需要知道具体是哪种类型的sockaddr结构体,就可以根据地址类型字段确定结构体中的内容。
socket API可以都用struct sockaddr *类型表示, 在使用的时候需要强制转化成sockaddr_in;这样的好处是程序的通用性, 可以接收IPv4, IPv6, 以及UNIX DomainSocket各种类型的sockaddr结构体指针做为参数;

在这里插入图片描述
sockaddr 结构

sockaddr_in 结构

虽然socket api的接口是sockaddr, 但是我们真正在基于IPv4编程时, 使用的数据结构是sockaddr_in; 这个结构里主要有三部分信息: 地址类型, 端口号, IP地址。
in_addr结构

（四）一些相关函数

1.inet_ntoa

char *inet_ntoa(struct in_addr in); 把4字节IP地址转为字符串风格的IP地址并返回。

返回值：inet_ntoa 这个函数返回了一个 char*（错误返回nullptr）, 很显然是这个函数自己在内部为我们申请了一块内存来保存 ip的结果。
inet_ntoa 函数把这个返回结果放到了静态存储区static char buffer[] ，这个时候不需要我们手动进行释放。
注意：这类函数在转变IP风格时都会自动进行主机字节序和网络字节序之间的转换。

例子： std::string peerIp = inet_ntoa(peer.sin_addr); //拿到了对方的IP
在这里插入图片描述
因为inet_ntoa把结果放到自己内部的一个静态存储区, 这样第二次调用时的结果会覆盖掉上一次的结果。

    思考: 如果有多个线程调用 inet_ntoa, 是否会出现异常情况呢 ?——不一定
    在APUE 中 , 明确提出 inet_ntoa 不是线程安全的函数 ;
    但是在centos7 上测试 , 并没有出现问题 , 可能内部的实现加了互斥锁 ;
    自己写程序验证一下在自己的机器上inet_ntoa 是否会出现多线程的问题 ;
    在多线程环境下, 推荐使用 inet_ntop, 这个函数由调用者提供一个缓冲区保存结果 , 可以规避线程安全问题;

2.地址转换函数

基于IPv4的socket网络编程,sockaddr_in中的成员struct in_addr sin_addr表示32位的IP 地址，但是我们通常用点分十进制的字符串表示IP 地址,以下函数可以在字符串表示和in_addr表示之间转换;
字符串转in_addr的函数:
在这里插入图片描述

in_addr转字符串的函数:
在这里插入图片描述

其中inet_pton和inet_ntop不仅可以转换IPv4的in_addr,还可以转换IPv6的in6_addr,因此函数接口是void*addrptr！

2.网络服务 recvfrom 与 sendto

udp_recvfrom_120">（1）udp特有的 recvfrom读取套接字中的信息

 man recvfrom

在这里插入图片描述

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

从特定套接字 sockfd中读取数据到缓冲区buf中，buf大小为len，flags设为0——阻塞式读取
src_addr：（输出型参数）当服务器读取客户端发送的消息时——哪个客户端给你发的消息，就把这个客户端套接字信息存入src_addr中。（src_addr的类型是套接字类型指针struct sockaddr*，传入的网络套接字类型struct sockaddr_in需要强转成此类型指针 struct sockaddr。）
addrlen：（输入输出型参数）客户端这个缓冲区大小。（socklen_t就是unsigned int）
返回值：返回读到的字节数，错误就返回-1错误码被设置

当客户端使用recvfrom读取服务器返回发送的消息时——src_addr和addrlen没意义，但是还是要定义一个套接字类型结构体添上占位。

（2）sendto向套接字发送信息

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

通过客户端的指定套接字sockfd，发送buf中的数据，buf的大小是len，flags=0 默认阻塞式发送。

dest_addr：（输入型参数）向哪个主机发消息，套接字类型指针struct sockaddr*，传入的网络套接字类型struct sockaddr需要强转成此类型指针 struct sockaddr。
addrlen：（输入型参数）主机这个缓冲区大小。（socklen t就是unsigned int）
返回值：返回读到的字节数，错误就返回-1错误码被设置

（首次调用sendto函数的时候，我们的client会自动bind自己的ip和port）