socket地址API

主機位元組序與網路位元組序

主機位元組序：PC機多采用小端位元組序，因此小端位元組序又被稱為主機位元組序。
網路位元組序：大端位元組序。

Linux下完成主機位元組序和網路位元組序的轉換：

#include<netinet/in.h>
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);
unsigned short int htons(unsigned long int hostshort);
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong);
unsigned
 
 short int ntohs(unsigned long int netlong);

長整型一般用來轉換IP地址，短整型一般用來轉換埠號。

socket地址

Linux為各個協議提供了專門的socket地址結構體.
UNIX本地協議族

#include<sys/un.h>
struct socketadd_un
{
    sa_family_t sin_family; // 地址族：AF_UNIX
    char sun_path[108]; // 檔案路徑名
}

TCP/IP協議族有 sockaddr_in 和 sockaddr_in6 兩個專用 socket 地址結構體，分別表示IPv4 和IPv6。

#include<sys/in.h>
struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family; // 地址族：AF_INET
    u_int16_t sin_port; // 埠號：網路位元組序表示
    struct in_addr sin_addr; // IPv4結構體
}

struct in_addr
{
    u_int32_t s_addr; // IPv4地址，網路位元組序表示
}

地址族通常與協議族相對應：

IP地址轉換函式

我們通常讀IP地址採用的點分十進位制，但是在程式設計時需要轉換為二進位制數。

#include<arpa/inet.h>
 

in_addr_t inet_addr(const char* strptr); // 點分十進位制轉換為網路位元組序，失敗返回INADDR_NONE
int inet_aton(const char* cp, struct in_addr* inp); // 點分十進位制->網路位元組序，結果存在inp指向的地址結構體中
char* inet_ntoa(const in_addr in); // 網路位元組序->點分十進位制，使用靜態變數儲存結果，不可重入

建立socket

socket就是一個可讀、可寫、可控制、可關閉的檔案描述符。

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

domain：使用哪個底層協議族。TCP/IP設定為 PF_INET 或 PF_INNET6。
type：服務型別，SOCK_STREAM（流服務）和SOCK_UGRAM（資料報），可對應TCP與UDP。
protocol：一般置 0 ，表示預設協議。

命名socket（bind）

建立socket時，指定了地址族，但是沒有指定該地址族的哪個具體socket地址。將一個 socket 與 socket 地址繫結稱為 給socket 命名。客戶端不需要命名，作業系統自動分配socket地址。命名socket使用bind函式，

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr* my_addr, socklen_t addrlen);

bind 將 my_addr 所指的 socket 地址分配給未命名的檔案描述符 sockfd ，addrlen 引數指出該 socket 地址的長度
成功返回 0 失敗返回 -1 並設定 errno。常見兩種errno：
- EACCES：被繫結的地址是受保護的地址，普通使用者繫結到知名伺服器埠號
- EADDRINUSE：被繫結的埠正在使用。比如繫結到一個處於 TIME_WAIT 的 socket 地址。

監聽socket（listen）

命名 socket 後建立一個監聽佇列以存放待處理的客戶連線。

#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);

socket：被監聽的 socket
backlog：核心監聽佇列的最大長度，典型值為 5 ，監聽佇列的長度如果超過 backlog ，伺服器將不受理新的客戶連線，客戶端將收到 ECONNREFUSED 錯誤資訊。

接受連線（accept）

從 listen 佇列中接受一個連線。

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t* addrlen);

sockfd：執行過 listen 系統呼叫的監聽 socket
addr：獲取被接受連線的遠端 socket 地址
addrlen：addr 的長度
accept成功：返回一個新的連線 socket ，該 socket 唯一的標識了被接受的這個連線，伺服器可以通過讀寫該 socket 來與被接受連線對應的客戶端通訊。

發起連線（connect）

伺服器通過 listen 呼叫來被動接受連線，客戶端通過 connect 主動也伺服器建立連線。

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockadd* serv_addr, soklen_t addrlen);

sockfd：由socket 系統呼叫返回一個 socket
serv_addr：伺服器監聽的 socket 地址
addrlen：指定這個地址的長度

關閉連線

關閉對應的 socket ，關閉 sockfd 這個檔案描述符即可

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

fd 是待關閉的 socket ，但是，close 系統呼叫並非總是立即關閉一個連線，而是將 fd 引用計數減一。只有當 fd 的引用計數為 0 時，才真正關閉連線。
多程序中，一次 fork 系統呼叫預設使父程序中開啟 socket 的引用計數加一，因此，父子程序都要 close 才能關閉連線。

如果無論如何都要終止連線，使用 shutdown 呼叫

#include<sys/socket.h>
int shutdouwn(int sockfd,int howto);

sockfd：待關閉的 socket
howto：shutdown 行為

資料讀寫

TCP資料讀寫

對檔案的讀寫操作 read() 和 write() 同樣適用 socket。為了增加對資料讀寫的控制，socket 程式設計介面提供了專用的系統呼叫，對於TCP資料流讀寫：

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void* buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags);

buf 和 len：指定讀取緩衝區的位置和大小
falgs：通常設為 0

UDP資料讀寫

socket 程式設計介面用於UDP資料報讀寫的系統呼叫：

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int sockfd, void* buf, size_t len, int flags, struct sockaddr* src_addr, socklen_t* addrlen);
ssize_t sendto(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr* dest_addr, socklen_t* addrlen);

因為UDP通訊是無連線的，所以每次讀取資料都需要獲取傳送端的 socket 地址，即 src_addr 所指的內容，addrlen 所指的長度。

通用資料讀寫函式

#include<sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags);
ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags);

結構中包含所需的資訊。