套接字编程相关函数（2：TCP套接字编程相关函数）

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　 1. 基本TCP客户/服务器程序的套接字函数

　 2. socket函数

　　为了执行网络I/O，一个进程必须做的第一件事就是调用socket函数，指定期望的通信协议类型。其定义如下：

#include <sys/socket.h>
int socket(int family, int type, int protocol);
// 返回：若成功则返回非负描述符，若失败则返回-1

其中：family参数指明协议族，它是图4-2中所示的某个常值。该参数也往往被称为协议域。

　　　type指明套接字类型，它是图4-3中所示的某个常值。

　　　protocol参数应设为图4-4所示的某个协议类型常值，或者设为0，以选择所给定family和type组合的系统默认值。

　　在《UNIX网络编程 卷1》中，作者将该函数进行了进一步的包装：

 1 /* include Socket */
 2 int
 3 Socket(int family, int type, int protocol)
 4 {
 5     int  n;
 6 
 7     if ( (n = socket(family, type, protocol)) < 0)
 8         err_sys("socket error");
 9     return(n);
10 }
11 /* end Socket */

　　并非所有套接字family和type的组合都是有效的，图4-5给出了一些有效的组合和对应的真正协议。其中标“是”的项也是有效的，但还没找到便捷的缩略词。而空白项则是无效组合。

　 3. connect函数

　　TCP客户端用connect函数来建立与TCP服务器的连接。其定义如下：

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
// 返回：若成功返回0，若出错返回-1

其中：sockfd是由socket函数返回的套接字描述符。

　　第二个、第三个参数分别是一个指向套接字地址结构的指针和该结构的大小。关于套接字详细可见前边一博文套接字编程相关函数（1：套接字地址结构、字节序转换、IP地址转换）。

　　在《UNIX网络编程 卷1》中，作者将该函数进行了进一步的包装：

1 void
2 Connect(int fd, const struct sockaddr *sa, socklen_t salen)
3 {
4     if (connect(fd, sa, salen) < 0)
5         err_sys("connect error");
6 }

　　客户端在调用函数connect前不必非得调用bind函数，因为如果需要的话，内核会确定源IP地址，并选择一个临时端口作为源端口。

　　如果是TCP套接字，调用connect函数将激发TCP的三路握手过程，而且仅在连接建立成功或出错时才返回。具体出错的几种情况请见书中4.3节。

　 4. bind函数

　　bind函数把一个本地协议地址赋予一个套接字。对于网际网协议，协议地址是32位的IPv4地址或128位的IPv6地址与16位的TCP或UDP端口号的组合。函数定义如下：

#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
// 返回：若成功则返回0，若出错则返回-1

其中，第二个参数是一个指向特定于协议的地址结构的指针，第三个参数是该地址结构的长度。对于TCP，调用bind函数可以指定一个端口号，或指定一个IP地址，也可以两者都指定，还可以两者都不指定。

　　1）服务器在启动时会捆绑众所周知的端口。如果一个TCP客户或服务器未曾调用bind捆绑一个端口，当调用connect或listen时，内核就要为相应的套接字选择一个临时端口。对于TCP客户端来说，让内核来选择临时端口是正常的，除非应用需要预留端口；然而对于服务器来说却极为罕见，因为服务器是通过他们众所周知的端口被大家认识的。

　　2）进程可以把一个特定的IP地址捆绑到它的套接字上，不过这个IP地址必须属于其所在主机的网络接口之一。对于TCP客户，这就为该套接字上发送的IP数据报指派了源IP地址。对于TCP服务器，这就限定该套接字只接收那些目的地为这个IP地址的客户连接。TCP客户通常不把IP地址捆绑到它的套接字上。当连接套接字时，内核将根据所用外出网络接口来选择源IP地址，而所用外出接口则取决于到达服务器所需的路径。如果TCP服务器没有把IP地址捆绑到它的套接字上，内核就把客户端发送的SYN的目的IP地址作为服务器的源IP地址。

　　正如我们所说，调用bind可以指定IP地址或端口，可以两者都指定，也可以都不指定。图4-6汇总了如何根据预期的结果，设置sin_addr和sin_port或sin6_addr和sin6_port的值。

　　如果指定端口号为0，那么内核就在bind调用时选择一个临时端口。然而如果指定IP地址为通配地址，那么内核等到套接字已连接（TCP）或已在套接字上发出数据报（UDP）时才选择一个本地IP地址。

　　对于IPv4来说，通配地址由常值INADDR_ANY来指定，其值一般为0。它告知内核去选择IP地址。示例如下：

struct sockaddr_in servaddr;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    /* wildcard */

　　如此赋值对IPv4是可行的，因为IP地址是一个32位的值，可以用一个简单的数字常值表示（上例中为0），对于IPv6，我们就不能这么做了，因为128位的IPv6地址是存放在一个结构中的。（在C语言中，赋值语句的右边无法表示常值结构。）为了解决这个问题，我们改写为：

struct sockaddr_in6 serv;
serv.sin6_addr = in6addr_any;    /* wildcard */

/* notes */
#include <netinet/in.h>
extern const struct in6_addr in6addr_any;        /* :: */

　　系统预先分配in6addr_any变量并将其初始化为常值INT6ADDR_ANY_INIT。头文件<netinet/in.h>中含有in6addr_any的extern声明。

　　无论是网络字节序还是主机字节序，INADDR_ANY的值（为0）都一样，因此使用htonl并非必需。不过既然头文件<netinet/in.h>中定义的所有INADDR_常值都是按照主机字节序定义的，我们应该对任何这些常值都使用htonl。

　　如果让内核来为套接字选择一个临时端口号，那么必须注意，函数bind并不返回所选择的值。实际上，由于bind函数的第二个参数有const限定词，它无法返回所选之值。为了得到内核所选择的这个临时端口值，必须调用函数getsockname来返回协议地址。

套接字编程相关函数（2：TCP套接字编程相关函数）

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原文地址：http://www.cnblogs.com/xiehongfeng100/p/4613951.html