socket主要函数介绍

1.   基本套接字函数
（1）socket函数原型

socket(建立一个socket文件描述符)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

建立一个socket文件描述符

函数原型

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

函数传入值

domain

AF_INET：IPv4协议

AF_INET6：IPv6协议

AF_LOCAL：Unix域协议

AF_ROUTE：路由套接口

AF_KEY：密钥套接口

type

SOCKET_STREAM：双向可靠数据流，对应TCP

SOCKET_DGRAM：双向不可靠数据报，对应UDP

SOCKET_RAW：提供传输层以下的协议，可以访问内部网络接口，例如接收和发送ICMP报文

protocol

type为SOCKET_RAW时需要设置此值说明协议类型，其他类型设置为0即可

函数返回值

成功：socket文件描述符

失败：-1，失败原因存于error中

表18-1列出了当进行socket调用时，中协议簇（domain）与类型(type)可能产生的组合。

表18-1 socket中协议簇（domain）与类型(type)组合表

AF_INET

AF_INET6

AF_LOCAL

AF_ROUTE

AF_KEY

SOCK_STREAM

TCP

TCP

Yes

SOCK_DGRAM

UDP

UDP

Yes

SOCK_RAW

IPv4

IPv6

Yes

Yes

（2）bind函数原型

bind(将一个本地协议地址与socket文件描述符联系起来)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

将一个协议地址与socket文件描述符联系起来

函数原型

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

函数传入值

sockfd

socket文件描述符

addr

my_addr指向sockaddr结构，该结构中包含IP地址和端口等信息

addrlen

sockaddr结构的大小，可设置为sizeof(struct sockaddr)

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

利用bind函数绑定地址时，可以指定IP地址和端口号，也可以指定其中之一，甚至一个也不指定。可以使用通配地址INADDR_ANY（为宏定义，其值等于0），它通知内核选择IP地址。表18-2列出了设置socket地址结构的几种方式，但在实际中，绑定的端口号都需要指定。

表18-2 设置socket地址结构的几种方式

进程指定

说 明

IP地址

端口

通配地址INADDR_ANY

0

内核自动选择IP地址和端口号

通配地址INADDR_ANY

非0

内核自动选择IP地址，进程指定端口号

本地IP地址

0

进程指定IP地址，内核自动选择端口号

本地IP地址

非0

进程指定IP地址和端口号

（3）listen函数原型

listen (等待连接)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

等待连接

函数原型

int listen(int sockfd, int backlog)

函数传入值

sockfd

监听socket文件描述符

backlog

套接字排队的最大连接个数

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

特别说明

对于监听socket文件描述符sockfd，内核要维护两个队列，分别为未完成连接队列和已完成连接队列，这两个队列之和不超过backlog

（4）connect函数原型

connect(建立socket连接)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

建立socket连接

函数原型

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr,

socklen_t addrlen)

函数传入值

sockfd

socket文件描述符

serv_addr

连接的网络地址和端口

addrlen

sockaddr结构的大小，可设置为sizeof(struct sockaddr)

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

附加说明

函数connect激发TCP的三路握手过程，出错返回有以下几种情况：

①     如果客户没有收到SYN分节的响应（总共75秒，这之间可能重发了若干次SYN），则返回ETIMEDOUT

②     如果对客户的SYN的响应是RST，则表明该服务器主机在指定的端口上没有进程在等待与之相连，函数返回错误ECONNREFUSED

③     如果客户发出的SYN在中间路由器上引发一个目的地不可达的ICMP错误，内核返回EHOSTUNREACH或ENETUNREACH错误（即ICMP错误）给进程

（5）accept函数原型

accept（接受socket连接）

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

接受socket连接，返回一个新的socket文件描述符，原socket文件描述符仍为listen函数所用，而新的socket文件描述符用来处理连接的读写操作

函数原型

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)

函数传入参数

sockfd: socket文件描述符

addrlen：addr的大小，可设置为sizeof(struct sockaddr)

函数传出参数

addr：填入远程主机的地址数据

函数返回值

成功：实际读取字节数

失败：-1，错误代码存放在error中

附加说明

①     accept函数由TCP服务器调用，为阻塞函数，从已完成连接的队列中返回一个连接；如果该对列为空，则进程进入阻塞等待

②     函数返回的套接字为已连接套接字，而监听套接字仍为listen函数所用

（6）close函数原型

close (关闭连接的socket文件描述符)

所需头文件

#include <unistd.h>

函数说明

关闭连接的socket文件描述符

函数原型

int close(int sockfd)

函数传入值

sockfd：socket文件描述符

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

附加说明

①     close函数默认功能是将套接字置为“已关闭”标记，并立即返回给进程，这个套接字不能再为该进程所用

②     正常情况下，close将引发四个分节终止序列，但在终止前将发送已排队的数据

③     如果套接字描述符访问计数在调用close后大于0（多个进程共享同一个套接字的情况下），则不会引发TCP终止序列（即不会发送FIN分节）

（7）shutdown函数原型

shutdown(终止socket通信)

所需头文件

#include <sys/socket.h>

函数说明

终止socket通信

函数原型

int shutdown(int s, int how)

函数传入值

s

socket文件描述符

how

0（SHUT_RD）：关闭socket连接的读这一半，不再接收套接字中的数据且现留在收缓冲区的数据作废

1（SHUT_WR）：关闭socket连接的写这一半（半关闭），但留在套接字发送缓冲区中的数据都会被发送，后跟TCP连接终止序列，不管访问计数是否大于0，此后将不能再执行对套接字的任何写操作

2（SHUT_RDWR）：socket连接的读、写都关闭

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

（8）read函数原型

read（从打开的socket文件流中读取数据）

所需头文件

#include <unistd.h>

函数说明

从打开的socket文件流中读取数据，这里仅说明此函数应用于socket的情况

函数原型

ssize_t read(int fd, void *buf ,size_t count)

函数传入参数

fd: socket文件描述符

count：最大读取字节数

函数传出参数

buf：读取数据的首地址

函数返回值

成功：实际读取字节数

失败：-1，错误代码存放在error中

附加说明

调用函数read从socket文件流中读取数据时，有如下几种情况：

①     套接字接收缓冲区接收数据，返回接收到的字节数

②     TCP协议收到FIN数据，返回0

③     TCP协议收到RST数据，返回-1，同时errno设置为ECONNRESET

④     进程阻塞过程中接收到信号，返回-1，同时errno设置为EINTR

（9）write函数原型

write（向socket文件流中写入数据）

所需头文件

#include <unistd.h>

函数说明

向socket文件流中写入数据，这里仅说明此函数应用于socket的情况

函数原型

ssize_t write (int fd,const void *buf,size_t count)

函数传入参数

fd: socket文件描述符

buf：写入数据的首地址

count：最大写入字节数

函数返回值

成功：实际写入的字节数

失败：-1，错误代码存放在error中

附加说明

调用函数write向socket文件流写数据时，有如下几种情况：

①        套接字发送缓冲区有足够空间，返回发送的字节数

②        TCP协议接收到RST数据，返回-1，同时errno设置为ECONNRESET

③        进程阻塞过程中接收到信号，返回-1，同时errno设置为EINTR

2.   高级套接字函数
recv和send函数提供了和read和write差不多的功能。不过它们提供了第四个参数来控制读写操作。

（1） send函数原型

send(通过socket文件描述符发送数据到对方)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

通过socket文件描述符发送数据到对方

函数原型

ssize_t send(int s, const void *buf, size_t len, int flags)

函数传入值

s

socket文件描述符

buf

发送数据的首地址

len

发送数据的长度

flags

0：此时功能同write，flags还可以设为以下标志的组合

MSG_OOB：发送带外数据

MSG_DONTROUTE：告诉IP协议，目的主机在本地网络，没有必要查找路由表

MSG_DONTWAIT：设置为非阻塞操作

MSG_NOSIGNAL：表示发送动作不愿被SIGPIPE信号中断

函数返回值

成功：实际发送的字节数

失败：-1，失败原因存于error中

（2） recv函数原型

recv(通过socket文件描述符从对方接收数据)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

通过socket文件描述符从对方接收数据

函数原型

ssize_t recv(int s, void *buf, size_t len, int flags)

函数传入值

s

socket文件描述符

len

可接收数据的最大长度

flags

0：此时功能同read，flags还可以设为以下标志的组合

MSG_OOB：接收带外数据

MSG_PEEK：查看数据标志，返回的数据并不在系统中删除，如果再次调用recv函数会返回相同的数据内容

MSG_DONTWAIT：设置为非阻塞操作

MSG_WAITALL：强迫接收到len大小的数据后才返回，除非有错误或有信号产生

函数传出值

buf

接收数据的首地址

函数返回值

成功：实际发送的字节数

失败：-1，失败原因存于error中

3.   套接字属性控制函数
系统提供getsockopt、setsockopt两函数获取和修改套接字结构中一些属性，通过修改这些属性，可以调整套接字的性能，进而调整应用程序的性能。

（1） getsockopt函数原型

getsockopt(获取套接字的属性)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

获取套接字的属性

函数原型

int getsockopt(int s, int level, int optname,

void *optval, socklen_t *optlen)

函数传入值

s

socket文件描述符

level

SOL_SOCKET：通用套接字选项

IPPROTO_IP：IP选项

IPPROTO_TCP：TCP选项

optname

访问的选项名，具体见表18-3

optlen

optval的长度

函数传出值

optval

取得的属性值

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

表18-3 套接字属性表

level(级别)

optname(选项名

说明

数据类型

SOL_SOCKET

SO_BROADCAST

允许发送广播数据

int

SO_DEBUG

允许调试

int

SO_DONTROUTE

不查找路由

int

SO_ERROR

获得套接字错误

int

SO_KEEPALIVE

保持连接

int

SO_LINGER

延迟关闭连接

struct linger

SO_OOBINLINE

带外数据放入正常数据流

int

SO_RCVBUF

接收缓冲区大小

int

SO_SNDBUF

发送缓冲区大小

int

SO_RCVLOWAT

接收缓冲区下限

int

SO_SNDLOWAT

发送缓冲区下限

int

SO_RCVTIMEO

接收超时

struct timeval

SO_SNDTIMEO

发送超时

struct timeval

SO_REUSERADDR

允许重用本地地址和端口

int

SO_TYPE

获得套接字类型

int

SO_BSDCOMPAT

与BSD系统兼容

int

IPPROTO_IP

IP_HDRINCL

在数据包中包含IP首部

int

IP_OPTINOS

IP首部选项

int

IP_TOS

服务类型

int

IP_TTL

生存时间

int

IPPRO_TCP

TCP_MAXSEG

TCP最大数据段的大小

int

CP_NODELAY

不使用Nagle算法

int

（2）setsockopt函数原型

setsockopt(设置套接字的属性)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

设置套接字的属性

函数原型

int setsockopt(int s, int level, int optname,

const void *optval, socklen_t optlen)

函数传入值

s

socket文件描述符

level

SOL_SOCKET：通用套接字选项

IPPROTO_IP：IP选项

IPPROTO_TCP：TCP选项

optname

设置的选项名，具体见表18-3

optval

设置的属性值

optlen

optval的长度

函数返回值

成功：0

失败：-1，失败原因存于error中

（3）getsockopt、setsockopt函数举例

sockopt.c源代码如下：

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int main()

{

int sockfd,optval,optlen = sizeof(int);

int sndbuf = 0 ;

int rcvbuf = 0 ;

int flag;

if((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)

{

perror("socket") ;

return -1 ;

}

getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_TYPE,&optval,&optlen);

printf("optval = %d\n",optval);

optlen = sizeof(sndbuf);

flag = getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,&sndbuf,&optlen);

printf("sndbuf=%d\n",sndbuf) ;

printf("flag=%d\n",flag) ;

sndbuf = 51200;

flag = setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,&sndbuf, optlen);

sndbuf=0 ;

flag = getsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,&sndbuf,&optlen);

printf("sndbuf=%d\n",sndbuf) ;

printf("flag=%d\n",flag) ;

close(sockfd);

return 0 ;

}

编译 gcc sockopt.c -o sockopt。

执行 ./sockopt， 执行结果如下：

optval = 1

sndbuf=16384

flag=0

sndbuf=102400

flag=0

4.   UDP读写函数
UDP套接字是无连接协议，必须使用sendto函数发送数据，必须使用recvfrom函数接收数据，发送时需指明目的地址。sendto函数与send功能基本相同，recvfrom与recv功能基本相同，只不过sendto函数和recvfrom函数参数中都带有对方地址信息，这两个函数是专门为UDP协议提供的。

（1）sendto函数原型

sendto(通过socket文件描述符发送数据到对方)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

通过socket文件描述符发送数据到对方，用于UDP协议

函数原型

ssize_t sendto(int s, const void *buf, size_t len, int flags,

const struct sockaddr *to, socklen_t tolen)

函数传入值

s

socket文件描述符

buf

发送数据的首地址

len

发送数据的长度

flags

0：默认方式发送数据，flags还可以设为以下标志的组合

MSG_OOB：发送带外数据

MSG_DONTROUTE：告诉IP协议，目的主机在本地网络，没有必要查找路由表

MSG_DONTWAIT：设置为非阻塞操作

MSG_NOSIGNAL：表示发送动作不愿被SIGPIPE信号中断

to

存放目的主机IP地址和端口信息

tolen

to的长度，可设置为sizeof(struct sockaddr)

函数返回值

成功：实际发送的字节数

失败：-1，失败原因存于error中

(2) recvfrom函数

recv(通过socket文件描述符从对方接收数据)

所需头文件

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

函数说明

通过socket文件描述符从对方接收数据，用于UDP协议

函数原型

ssize_t recvfrom(int s, void *buf, size_t len, int flags,

struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen)

函数传入值

s

socket文件描述符

len

可接收数据的最大长度

flags

0：默认方式接收数据，flags还可以设为以下标志的组合

MSG_OOB：接收带外数据

MSG_PEEK：查看数据标志，返回的数据并不在系统中删除，如果再次调用recv函数会返回相同的数据内容

MSG_DONTWAIT：设置为非阻塞操作

MSG_WAITALL：强迫接收到len大小的数据后才返回，除非有错误或有信号产生

fromlen

from的长度，可设置为sizeof(struct sockaddr)

函数传出值

buf

接收数据的首地址

from

存放发送方的IP地址和端口

函数返回值

成功：实际发送的字节数

失败：-1，失败原因存于error中
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