Linux - 编程常用函数

listen()函数

功能
用于面向连接服务器，表明愿意接收连接
#include <sys/socket.h>
函数原型
int listen(int s, int backlog);
参数说明
sockfd：调用socket返回的文件描述符
backlog：accept()应答之前，允许在进入队列中等待的连接数目，出错时返回-1
返回值
成功时，返回0
失败时，返回-1
说明
在使用listen()之前，需要调用bind()绑定到需要的端口，否则系统内核将会监听一个随机端口

accept()函数

功能
建立套接字连接，处理单个连接请求（如发送/接收数据）
#include <sys/socket.h>
函数原型
int accept(int sockfd, struct void*addr, socklen_t *addrlen);
参数说明
sockfd：正在监听端口的套接字文件描述符
addr：指向本地数据结构sockaddr_in的指针
调用connect()的信息将存储在该结构中
addrlen：设置为sizeof(struct sockaddr_in)
返回值
成功时，返回一个socket 端口
失败时，返回-1

int main() {
    int sockfd, client_fd;
    struct sockaddr_in remote_addr;　/* 客户端地址信息 */   
     ……
    while(1) { 
        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); 
        if ((client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)        &remote_addr, &sin_size)) == -1){ 
            perror("accept"); continue; 
        } 
        printf("from %s\n", inet_ntoa(remote_addr.sin_addr)); 
        ……
    }   
    ……
} 

send()函数

功能
通过socket发送数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
函数原型
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
参数说明
sockfd：发送数据的套接字描述符
buf：指向发送数据的指针
len：数据长度 
flags：一般设置为0
返回值
成功时，返回实际发送的数据的字节数
失败时，返回-1

recv()函数

功能
通过socket接收数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
函数原型
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
参数说明
sockfd：要读的SOCKET描述符 
buf：要读的信息的缓冲区
len：缓冲的最大长度  
flags：一般设置为0
返回值
成功时，返回实际接收到的数据的字节数
失败时，返回-1

MSG_DONTROUTE
send()的使用标志，不查找路由表，表示目的主机在本地网络
MSG_OOB
接收或者发送带外数据
MSG_PEEK
recv()的使用标志，查看数据但不从系统缓冲区移走数据
MSG_WAITALL
recv()的使用标志，等待所有数据，阻塞式接收，直到满足条件或发生错误
读到指定字节时，正常返回，返回值等于len
读到文件尾，正常返回，返回值小于len
操作错误时，返回-1

带外数据

传输层协议使用带外数据(out-of-band, OOB)来发送一些重要数据
若通信一方有重要数据需要通知对方时，协议能将这些数据快速地发送到对方
为发送这些数据，协议一般不使用与普通数据相同的通道，而是使用另外的通道
Linux套接字机制支持低层协议发送/接收带外数据，但TCP协议没有真正意义上的带外数据
为发送重要协议，TCP提供紧急模式机制
TCP协议在数据段中设置URG位，表示进入紧急模式
接收方可以对紧急模式采取特殊的处理
这种方式数据不容易被阻塞，且可通过在服务器端程序里捕捉SIGURG信号来及时接收数据
TCP协议每次只能发送和接收一个字节带外数据

TCP发送带外数据的处理机制

TCP总将最后一个字节当作OOB数据，其余当作普通字节
不管通过带MSG_OOB标志的sendXXXX()函数发送多少字节OOB数据，发送端只将最后一个字节当作OOB数据
接收端也只能收到一个字节的OOB数据
举例：send(sendfd, “ABC”, 3, MSG_OOB)
TCP将紧急模式URG 置位
紧急指针定位第三个字节(“C”)
前两个字节(“AB”)当作普通字节发送

TCP提供两种处理模式
非OOBINLINE 模式：套接字的默认模式
将OOB字节与普通字节分开存放， OOB字节存放在一个OOB缓冲区中
OOBINLINE 模式：
OOB字节和普通字节一起存放
recvXXXX函数在MSG_OOB模式下，将在OOB缓冲区中寻找数据
如果发送端没发送OOB字节，它返回错误
如果发送端发送了OOB字节
对于非OOBINLINE 模式，返回1字节的OOB数据
对于OOBINLINE 模式，返回错误，因为OOB字节没有放到OOB缓冲区中 

sendto()函数

功能
用于数据报套接字的通信
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
函数原型
int sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen); 
参数说明
to：目地机的IP地址和端口号信息
tolen：常被赋值为sizeof (struct sockaddr) 
返回值
成功时，返回实际发送的数据的字节数
失败时，返回-1

recvfrom()函数

功能
用于数据报套接字的通信
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
函数原型
int recvfrom(int sockfd,void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from, int *fromlen); 
参数说明
from：保存源机的IP地址及端口号
fromlen：常常被赋值为sizeof (struct sockaddr) 
返回值
成功时，返回实际接收到的数据的字节数
失败时，返回-1

write()函数

函数原型
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes) 
功能
将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd
返回值
成功时返回写的字节数
失败时返回-1，并设置errno变量
说明
返回值大于0，表示写入部分或全部数据
返回值小于0，表示出现错误
如果错误为EINTR ，表示在写的时候出现中断错误
如果为EPIPE，表示网络连接出现问题

read()函数

函数原型
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbyte)
功能
从fd中读取内容
返回值
读成功时，返回实际所读的字节数
如果返回的值是0 表示已经读到文件的结束,
出错时，返回值小于0
如果错误为EINTR，说明读是由中断引起的
如果是ECONNREST表示网络连接出了问题

close()/shutdown()函数

功能
关闭通讯
函数原型
int close(int sockfd);
int shutdown(int sockfd, int how);
参数说明
sockfd：要关闭的套接字描述符 
how：
0 ：不允许接收
1 ：不允许发送
2 ：不允许发送和接收(和close() 一样)
返回值
成功时，返回0
失败时，返回-1

getpeername()/gethostname()函数

int getpeername(int sockfd, struct sockaddr* addr, int* addrlen);
获取socket连接另一端的主机信息
sockfd：是连接的数据流套接口文件描述符
addr：保存另一端主机信息
addrlen：设置为sizeof(struct sockaddr)
int gethostname(char *hostname, size_t size);
返回程序正在运行的计算机的名字
返回值
如果成功，返回0
如果失败，返回-1 

IP地址与域名的获取

函数原型
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, size_t len, int type);

struct hostent{
  char *h_name;                 /*主机的正式名称*/
  char **h_aliases;             /*主机的别名*/
  int h_addrtype;               /*主机的地址类型  　AF_INET */
  int h_length;                 /*主机的地址长度  对于IP4 是4字节32位*/
  char **h_addr_list;           /*主机的IP地址列表*/
  #define h_addr  h_addr_list[0]  /*主机的第一个IP地址  */
};