• jimmy Windows 7    8月3日 15:47

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    标签: socket

    socket() 函数用来创建套接字,确定套接字的各种属性,然后服务器端要用 bind() 函数将套接字与特定的IP地址和端口绑定起来,只有这样,流经该IP地址和端口的数据才能交给套接字处理;而客户端要用 connect() 函数建立连接。

    bind() 函数

    bind() 函数的原型为:

    int bind(int sock struct sockaddr *addr socklen_t addrlen);  //Linux
    int bind(SOCKET sock const struct sockaddr *addr int addrlen);  //Windows

    下面以Linux为例进行讲解,Windows与此类似。

    sock 为 socket 文件描述符,addr 为 sockaddr 结构体变量的指针,addrlen 为 addr 变量的大小,可由 sizeof() 计算得出。

    下面的代码,将创建的套接字与IP地址 127.0.0.1、端口 1234 绑定:

    //创建套接字
    int serv_sock = socket(AF_INET SOCK_STREAM IPPROTO_TCP);
    //创建sockaddr_in结构体变量
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr 0 sizeof(serv_addr));  //每个字节都用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");  //具体的IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(1234);  //端口
    //将套接字和IP、端口绑定
    bind(serv_sock (struct sockaddr*)&serv_addr sizeof(serv_addr));

    这里我们使用 sockaddr_in 结构体,然后再强制转换为 sockaddr 类型,后边会讲解为什么这样做。

    sockaddr_in 结构体

    接下来不妨先看一下 sockaddr_in 结构体,它的成员变量如下:

    struct sockaddr_in{
        sa_family_t     sin_family;   //地址族(Address Family),也就是地址类型
        uint16_t        sin_port;     //16位的端口号
        struct in_addr  sin_addr;     //32位IP地址
        char            sin_zero[8];  //不使用,一般用0填充
    };

    1) sin_family 和 socket() 的第一个参数的含义相同,取值也要保持一致。

    2) sin_prot 为端口号。uint16_t 的长度为两个字节,理论上端口号的取值范围为 0~65536,但 0~1023 的端口一般由系统分配给特定的服务程序,例如 Web 服务的端口号为 80,FTP 服务的端口号为 21,所以我们的程序要尽量在 1024~65536 之间分配端口号。

    端口号需要用 htons() 函数转换,后面会讲解为什么。

    3) sin_addr 是 struct in_addr 结构体类型的变量,下面会详细讲解。

    4) sin_zero[8] 是多余的8个字节,没有用,一般使用 memset() 函数填充为 0。上面的代码中,先用 memset() 将结构体的全部字节填充为 0,再给前3个成员赋值,剩下的 sin_zero 自然就是 0 了。

    in_addr 结构体

    sockaddr_in 的第3个成员是 in_addr 类型的结构体,该结构体只包含一个成员,如下所示:

    struct in_addr{
        in_addr_t  s_addr;  //32位的IP地址
    };

    in_addr_t 在头文件 <netinet/in.h> 中定义,等价于 unsigned long,长度为4个字节。也就是说,s_addr 是一个整数,而IP地址是一个字符串,所以需要 inet_addr() 函数进行转换,例如:

    unsigned long ip = inet_addr("127.0.0.1");
    printf("%ld\n" ip);
    运行结果:
    16777343


    为什么要搞这么复杂,结构体中嵌套结构体,而不用 sockaddr_in 的一个成员变量来指明IP地址呢?socket() 函数的第一个参数已经指明了地址类型,为什么在 sockaddr_in 结构体中还要再说明一次呢,这不是啰嗦吗?

    这些繁琐的细节确实给初学者带来了一定的障碍,我想,这或许是历史原因吧,后面的接口总要兼容前面的代码。各位读者一定要有耐心,暂时不理解没有关系,根据教程中的代码“照猫画虎”即可,时间久了自然会接受。

    为什么使用 sockaddr_in 而不使用 sockaddr

    bind() 第二个参数的类型为 sockaddr,而代码中却使用 sockaddr_in,然后再强制转换为 sockaddr,这是为什么呢?

    sockaddr 结构体的定义如下:
    struct sockaddr{
        sa_family_t  sin_family;   //地址族(Address Family),也就是地址类型
        char         sa_data[14];  //IP地址和端口号
    };

    下图是 sockaddr 与 sockaddr_in 的对比(括号中的数字表示所占用的字节数):


    sockaddr 和 sockaddr_in 的长度相同,都是16字节,只是将IP地址和端口号合并到一起,用一个成员 sa_data 表示。要想给 sa_data 赋值,必须同时指明IP地址和端口号,例如”127.0.0.1:80“,遗憾的是,没有相关函数将这个字符串转换成需要的形式,也就很难给 sockaddr 类型的变量赋值,所以使用 sockaddr_in 来代替。这两个结构体的长度相同,强制转换类型时不会丢失字节,也没有多余的字节。

    可以认为,sockaddr 是一种通用的结构体,可以用来保存多种类型的IP地址和端口号,而 sockaddr_in 是专门用来保存 IPv4 地址的结构体。另外还有 sockaddr_in6,用来保存 IPv6 地址,它的定义如下:

    struct sockaddr_in6 { 
        sa_family_t sin6_family;  //(2)地址类型,取值为AF_INET6
        in_port_t sin6_port;  //(2)16位端口号
        uint32_t sin6_flowinfo;  //(4)IPv6流信息
        struct in6_addr sin6_addr;  //(4)具体的IPv6地址
        uint32_t sin6_scope_id;  //(4)接口范围ID
    };

    正是由于通用结构体 sockaddr 使用不便,才针对不同的地址类型定义了不同的结构体。

    connect() 函数

    connect() 函数用来建立连接,它的原型为:

    int connect(int sock struct sockaddr *serv_addr socklen_t addrlen);  //Linux
    int connect(SOCKET sock const struct sockaddr *serv_addr int addrlen);  //Windows

    各个参数的说明和 bind() 相同,不再赘述。

    上一篇:【socket编程】使用listen()和accept()函数

    下一篇:【socket编程】使用socket()函数创建套接字

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