有了电话机才能安装电话，于是就要准备一个电话机，下面函数相当于电话机的套接字：
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
//成功时返回文件描述符，失败时返回-1给套接字分配IP地址和端口号来确定地址信息
#include<sys/socket.h>
int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);
//成功时返回0，失败时返回-1连接电话线，电话机就可以转换为可接听状态，其他人可以打电话到该电话机上。同样，listen函数就是把套接字转化成可接受连接状态。
#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
//成功时返回0，失败时返回-1#include<sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
//成功时返回文件描述符，失败时返回-1- 调用socket函数创建套接字
- 调用bind函数分配IP地址和端口号
- 调用listen函数转换为可接受状态
- 调用accept函数受理套接字请求
#include<sys/socket.h>
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t *addrlen);
//成功时返回0，失败时返回-1客户端（打电话）只有调用socket函数创建套接字和connect函数向服务端发起连接请求步骤。
| 文件描述符 | 对象 |
|---|---|
| 0 | 标准输入：standard input |
| 1 | 标准输出：standard output |
| 2 | 标准错误：standard error |
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
int open(const char *path, int flag);
//成功时返回文件描述符，失败时返回-1
//path: 文件名的字符串地址
//flag: 文件打开模式信息文件打开模式如下：
| 打开模式 | 含义 |
|---|---|
| O_CREAT | 必要时创建文件 |
| O_TRUNC | 删除全部现有数据 |
| O_APPEND | 维持原有数据，保存到其后面 |
| O_RDONLY | 只读打开 |
| O_WRONLY | 只写打开 |
| O_RDWR | 读写打开 |
#include<unistd.h>
int close(int fd);
//成功时返回0，失败时返回-1
//fd:需要关闭的文件或者套接字的文件描述符若调用此函数同时传递文件描述符参数，则关闭（终止）响应文件。另外需要注意的是，此函数不仅可以关闭文件，还可以关闭套接字。再次证明了「Linux 操作系统不区分文件与套接字」的特点。
#include<unsitd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, int size_t nbytes);
//成功时返回写入的字节数，失败时返回-1
//fd: 要传输对象的文件描述符
//buf: 要传输数据的缓冲值地址
//nbytes: 要传输数据的字节数在此函数的定义中，size_t 是通过 typedef 声明的 unsigned int 类型。对 ssize_t 来说，ssize_t 前面多加的 s 代表 signed ，即 ssize_t 是通过 typedef 声明的 signed int 类型。
#include<unsitd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
//成功时返回接收的字节数（遇到文件结尾返回0），失败时返回-1
//fd: 显示数据接收对象的文件描述符
//buf: 要保存接收的数据的缓冲地址值
//size_t:要接收数据的最大字节数#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
/*
成功时返回文件描述符，失败时返回-1
domain:套接字中使用的协议族
type: 套接字数据传输的类型信息
protocol:计算机通信中使用的协议信息
*/| PF_INET | IPv4网络协议 |
|---|---|
| PF_INET6 | IPV6网络协议 |
| PF_LOCAL | 本地通信Unix协议 |
| PF_PACKET | 底层套接字协议 |
| PF_IPX | IPX Novel协议 |
本书重点是PF_INET对应的IPV４网络协议。其他协议不常用。
注意：套接字中采用的最终的协议信息是通过socket函数的第三个参数传递的。在指定的协议族范围内通过第一个参数决定第三个参数。
套接字类型指的是套接字的数据传输方式。
一个协议族中有多种数据传输方式。
- 传输过程中数据不会消失
- 按序传输数据
- 传输的数据不存在数据边界
收发数据的套接字内部有缓冲（buffer），简言之就是字节数组。只要不超过数组容量，那么数据填满缓冲后过 1 次 read 函数的调用就可以读取全部，也有可能调用多次来完成读取。
套接字缓冲已满是否意味着数据丢失？
缓冲并不总是满的。如果读取速度比数据传入速度慢，则缓冲可能会被填满，但这是数据也不会丢失，因为传输套接字此时停止数据传输，所以不会丢失数据。
可靠的、有序的、基于字节的面向连接的数据传输方式的套接字
- 强调快速传输而非有序传输
- 传输的数据有可能丢失和损毁
- 传输的数据有边界
- 限制每次传输数据的大小
不可靠的、无序的、以数据的高速传输为目的的套接字
网络地址
- IPV４ 四字节地址
- IPV６ 六字节地址
注意：以下讨论的都是IPV4的地址
IP地址的边界区分
- A类地址：0~127
- B类地址：128~191
- C类地址：192~223
端口号
- 端口号由16位组成，可表示范围0
65525。其中01023是已分配给特定应用程序的端口。 - 端口号不能重复使用，但TCP套接字和UDP套接字不会共同端口号
注意：IP地址用于区分计算机主机，端口号用于区分具体的应用程序
表示Ipv4地址的结构体
struct sockaddr_in
{
sa_family_t sin_family; //地址族
uint16_t sin_port;//16位端口号
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址
char sin_zero[8];//不使用
}struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;//32位ipv4地址
}struct sockaddr
{
sa_family_t sin_family;//地址族
char sa_data[14];//地址信息，包含ip地址和port端口号，其余位补0
//通过sockaddr_in强制转换为socketaddr，可以生产符号的bind参数
}CPU保存数据的方式有两种
-
大端序：高位字节存放在低地址上
-
小端序：高位字节存放在高地址上
但是防止在网络传输中出现问题，必须约定为统一的格式，这种约定为网络字节序。统一为大端序。即先把数据数组转化成大端序在进行网络传输
unsigned short htons(unsigned short); unsigned short ntohs(unsigned short); unsigned long htonl(unsigned long); unsigned long tonhl(unsigned long);
#include<arpa/inet.h>
in_addr_t inet_addr(const char* string);//成功时返回32位大端整数型值，失败时返回INADDR_NONE
例如：
char *addr1="1.2.3.4";
unsigned long conv = inet_addr(addr1);//结果为0x4030201
char *addr2="1.2.3.256";
conv = inet_addr(addr2);//结果为INADDR_NONE
inet_aton与inet_addr函数功能相同，也是将字符串转换为整形地址。但该函数使用了in_addr结构体，使用更高频
#include<arpa/inet.h>
int inet_aton(const char* string, struct in_addr *addr);
//成功时返回1，失败时返回0与inet_aton相反的函数是inet_ntoa，可以把网络字节序整数型IP地址转换为熟悉的字符串形式
#include<arpa/inet.h>
char* inet_ntoa(struct in_addr adr);//成功返回字符串数组，失败返回-1
/*但要小心，返回值为 char 指针，返回字符串地址意味着字符串已经保存在内存空间，但是该函数未向程序员要求分配内存，而是在内部申请了内存保存了字符串。也就是说调用了该函数候要立即把信息复制到其他内存空间。因此，若再次调用 inet_ntoa 函数，则有可能覆盖之前保存的字符串信息。总之，再次调用 inet_ntoa 函数前返回的字符串地址是有效的。若需要长期保存，则应该将字符串复制到其他内存空间。*/已经调用了bind函数给套接字分配地址，接下来就是要通过调用listen函数进入等待连接请求状态。只有调用了listen函数，客户端才能进入可发出请求状态。也就是说客户端可以调用connect函数
#include<sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);//成功时返回0，失败时返回1
//sockfd: 进入等待连接请求状态的套接字文件描述符
//backlog:连接请求等待队列的长度调用listen函数后，若有新的连接请求，按序处理。受理请求意味着可接收数据的状态。进入这种状态使用的是套接字，但并不是服务器端的套接字，而是另一个新的套接字，由函数自动创建。
#include<sys/socket.h>
int accept(int sock, struct sockaddr* addr, socket_t* addrlen);//成功时返回套接字描述符，失败时返回-1
//sock服务器套接字描述符
//addr 保存发起连接的客户端地址信息的变量地址值
//addrlen addr的长度accept函数受理连接请求队列中待处理的客户端连接请求。函数调用成功时，函数内部将产生用于数据IO的套接字，并返回字描述符。注意：套接字时自动创建的，并自动发起与连接请求的客户端建立连接。
代码思路：
- 服务端实现过程中首先要创建套接字，但该套接字还不是真正的套接字
- 为了完成套接字地址的分配，需要初始化结构体sockaddr_in并调用bind分配IP地址和端口号
- 调用listen进入等待连接请求状态。设置队列的长度，此时的套接字才是服务端套接字。
- 调用accept函数从队头去一个连接请求与客户端建立连接，并返回套接字描述符。若accept的队列为空，则不会返回，直到有新的客户端请求。
- 调用write函数向客户端传送数据，调用close关闭连接
与服务端相比，唯一不同的地方在于connect连接请求，它是创建客户端套接字后向服务端发起的连接请求。服务端调用listen函数后创建连接请求等待队列，之后客户端即可请求连接。
#include<sys/socket.h>
int connect(int sock, struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
/*
成功时返回0，失败时返回-1
sock：客户端套接字文件描述符
servaddr：保存目标服务器地址信息的变量地址值
addrlen：第二个参数servaddr的变量地址长度
*/客户端调用connect函数时，发生以下函数之一才会返回：
- 服务端接受连接请求
- 发生断网等状况而中断连接请求
- 注：接受连接请求不代表服务端调用accept函数，只是服务端把链接请求信息记录在等待队列。因此connect函数返回后并不应该立即进行数据交换。
重新理解这个程序：
- 创建连接服务器的套接字，此时创建的是tcp的套接字
- 结构体变量serv_addr中初始化Ip和端口号。初始化值为目标服务器端套接字的IP和端口信息
- 调用connect函数向服务端发起连接请求
- 完成连接后，接受服务端传输的数据
- 接受数据后调用close函数，关闭套接字，结束与服务端的连接
程序运行的基本方式：
- 服务器端在同一时刻只与一个客户端相连，并提供回声服务
- 服务器端依次向5个客户端提供服务并退出
- 客户端接收用户输入的字符串并发送到服务端
- 服务端将接收的字符串数据传回客户端，即回声
- 服务器端与客户端之间的字符串回声一直执行到客户端输入Q为止