linux网络编程基础api
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socket地址api：ip地址和端口对，成为soccket地址。 -
socket基础api：sys/socket.h中，包括创建、命名、监听socket；接受连接、发起连接、读写数据、获取地址信息、检测带外标记、读取设置socket选项 -
网络信息api：主机名和
ip地址之间的转换、服务名称和端口号之间的转换。netdb.h中。
socket通信过程
- server端
创建socket()->绑定地址和端口bind()->监听连接listen()->接受连接accept()->发送数据send()->关闭socket close() - client
创建socket()->IP地址转换inet_pton()->连接到服务端connect()->接收数据read()->关闭socket close()
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TCP：可靠传输，三次握手建立连接，传出去一定接受的到（如聊天软件）；
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UDP：不可靠传输，不需要建立连接，只管发送，实时性好（如视频会议）；
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套接字：表示通信的端点。就像用电话通信，套接字相当于电话，IP地址相当于总机号码，而端口号则相当于分机号码。
TCP：
UDP:
socket地址
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协议族和地址
+=========+=========+==============+
| 协议族 | 地址族 | 描 述 |
+=========+=========+==============+
| PF_UNIX | AF_UNIX |UNIX本地域协议族|
+=========+=========+==============+
| PF_INET | AF_INET | TCP/IPv4协议族 |
+=========+=========+==============+
| PF_INET6 | AF_INET6 | TCP/IPv6协议族 |
+=========+=========+==============+ -
tcp/ip协议族有sockaddr_in和sockaddr_in6两个专用socket地址结构体，分别用于ipv4和ipv6。
// TCP/IPv4协议族
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* 地址族 */
in_port_t sin_port; /* Port number.*/
struct in_addr sin_addr; /*Internet address. */
};
struct in_addr {
in_addr_t s_addr;
};
// TCP/IPv6协议族
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family; /* 地址族 */
in_port_t sin6_port; /* Transport layer port # */
uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information = 0*/
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
uint32_t sin6_scope_id; /* IPv6 scope-id */
};
struct in6_addr {
unsigned charsa_addr[16]; /* IPv6要用网络字节序表示 */
};
ip转换函数
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将点分十进制的 IPv4 地址转换为网络字节序整数表示的 IPv4 地址，是为了方便在网络通信中使用。整数形式的 IP 地址更容易存储、传输和比较。
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将
“192.168.1.1”转换为010101···的值
# include <arpa/inet.h>
in_addr_t inet_addr( const char* strptr); //将点分十进制的ipv4转化为网络字节序整数表示的ipv4
int inet_aton(const char * cp, struct in_addr* inp); //与上功能相同，但是转化结果存储与参数imp的地址结构中。返回1或0 表示成功或失败。
char* inet_ntoa( struct in_addr in ); //将网络字节序整数转化为点分十进制ipv4，该函数内部用一个静态变量存储静态结果，因此是不可重入的。
创建socket
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
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domain：指定要使用的协议族，常用的有AF_INET（IPv4 地址族）和AF_INET6（IPv6 地址族）。 -
type：指定套接字的类型，常用的有SOCK_STREAM（流套接字，用于TCP）和SOCK_DGRAM（数据报套接字，用于UDP）。 -
protocol：指定要使用的协议，通常为 0，表示使用默认协议。 -
返回值：成功创建返回 0，失败返回 -1。
函数作用：socket 函数用于创建一个套接字（socket），并返回一个文件描述符，该描述符可以用于后续的套接字操作，如绑定地址、监听连接、发送和接收数据等。
绑定地址和端口
struct sockaddr_in address;
address.sin_family = AF_INET; // TCP/IPv4 AF_INET6:TCP/IPv6
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 地址
address.sin_port = htons(8080); // 端口号
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to bind\n";
return 1;
}
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
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sockfd：要绑定地址的套接字文件描述符。 -
addr：要绑定的地址信息，通常是一个 struct sockaddr 结构体指针，需要进行类型转换。 -
addrlen：地址信息的长度。 -
返回值：成功绑定返回 0，失败返回 -1。
函数作用：bind 函数将一个套接字绑定到一个地址，使得该套接字可以在网络中被标识。对于服务器程序来说，通常在调用 bind 后还需要调用 listen 函数开始监听连接。对于客户端程序来说，通常不需要显式调用 bind 函数。
监听连接
int listen(int sockfd, int backlog);
if (listen(server_fd, 3) == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to listen\n";
return 1;
}
sockfd：套接字文件描述符，即要监听的套接字。backlog：指定在拒绝新连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数。- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
函数作用：listen 函数将指定的套接字设置为监听状态，使其可以接受连接。backlog 参数指定操作系统可以挂起的最大连接数，超过这个数目的连接将被拒绝。通常在服务器端使用，用于开始接受客户端的连接请求。
接受连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int addrlen = sizeof(address);
int new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen);
if (new_socket == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to accept connection\n";
return 1;
}
-
sockfd：监听套接字的文件描述符，即调用listen函数后返回的套接字。 -
addr：指向sockaddr结构的指针，用于存储连接到的客户端的地址信息。 -
addrlen：sockaddr结构的大小，在调用accept函数前，需将其初始化为sizeof(struct sockaddr)。 -
返回值：返回一个新的套接字文件描述符，用于与客户端通信。如果出现错误，则返回 -1。
函数作用：accept 函数用于接受客户端的连接请求。当有客户端连接到服务器时，accept 函数会创建一个新的套接字，并返回该套接字的文件描述符，服务器可以使用该文件描述符与客户端进行通信。同时，addr 参数用于存储连接到的客户端的地址信息。
发送数据给客户端
const char *message = "Hello from server";
send(new_socket, message, strlen(message), 0);
std::cout << "Message sent to client\n";
sockfd：要发送数据的套接字文件描述符。buf：指向要发送数据的缓冲区。len：要发送数据的长度。flags：发送标志，通常设置为 0。- 返回值：成功时返回发送的字节数，失败时返回 -1。
函数作用：send 函数用于向指定套接字发送数据。它将缓冲区 buf 中的 len 字节数据发送到套接字 sockfd。函数的 flags 参数通常设置为 0，表示没有特殊标志
关闭socket
close(new_socket);
close(server_fd);
使用 close 函数关闭这个套接字，释放相关的资源。
- 释放系统资源：关闭套接字会释放操作系统为其分配的资源，包括文件描述符等。
- 避免资源泄漏：如果不关闭套接字，可能会导致资源泄漏，消耗系统资源并降低性能。
- 表示通信结束：关闭套接字可以告知对方通信结束，同时也能清理本地的通信状态。
在这段代码中，new_socket 是一个整数类型的变量，但它关联了一个与客户端通信的套接字文件描述符。在调用 accept 函数后，操作系统会创建一个新的套接字并返回其文件描述符，我们将这个文件描述符保存在 new_socket 中。因此，虽然 new_socket 是一个整数类型的变量，但它实际上是用来代表与客户端通信的套接字的文件描述符。
连接到服务端
struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8080);
if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
std::cerr << "Invalid address/ Address not supported\n";
return 1;
}
if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
std::cerr << "Connection failed\n";
return 1;
}
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
af：指定地址族，常用的有AF_INET（IPv4 地址族）和AF_INET6（IPv6 地址族）。src：要转换的点分十进制或十六进制字符串形式的 IP 地址。dst：用于存储转换后的二进制形式 IP 地址的内存地址。- 返回值：如果转换成功，返回 1（对于 IPv4 地址）或 0（对于 IPv6 地址）。如果发生错误，返回 -1。
函数作用：inet_pton 函数用于将点分十进制或十六进制字符串形式的 IP 地址转换为二进制形式的 IP 地址表示。在这个示例中，它将字符串形式的 IPv4 地址 "127.0.0.1" 转换为二进制形式，并将结果存储在 serv_addr.sin_addr 中。如果转换成功，则条件 inet_pton(...) <= 0 将为假，否则为真。
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd：套接字文件描述符，表示要连接的套接字。addr：指向要连接的目标地址信息的 sockaddr 结构体指针。addrlen：sockaddr结构体的大小。- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
函数作用：connect 函数用于向指定的目标地址发起连接请求。在客户端中，通常在创建套接字后调用 connect 函数，指定要连接的服务器的地址和端口号，以建立与服务器的连接。如果连接成功建立，则可以通过该套接字进行数据传输。
从服务端接收数据
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
read(client_fd, buffer, 1024);
std::cout << "Message from server: " << buffer << std::endl;
fd：文件描述符，即要从中读取数据的文件或套接字。buf：指向存储读取数据的缓冲区的指针。count：要读取的最大字节数。- 返回值：返回实际读取的字节数。如果返回 0，表示已经读到文件末尾（对套接字则表示连接已关闭）。如果返回 -1，表示出现错误。
函数作用：read 函数用于从文件描述符 fd 指定的文件或套接字中读取数据，将读取的数据存储到 buf 指向的缓冲区中。它会尽可能读取 count 指定的字节数，但可能会因为文件末尾或其他原因而读取少于 count 字节的数据。
代码
server.cpp
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
int main() {
// 创建socket
int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (server_fd == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to create socket\n";
return 1;
}
// 绑定地址和端口
struct sockaddr_in address;
int addrlen = sizeof(address);
address.sin_family = inet_addr("100.10.10.1");//AF_INET; // TCP/IPv4 AF_INET6:TCP/IPv6
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
address.sin_port = htons(8080);
if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to bind\n";
return 1;
}
// 监听连接
if (listen(server_fd, 3) == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to listen\n";
return 1;
}
// 接受连接
int new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen);
if (new_socket == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to accept connection\n";
return 1;
}
// 发送数据给客户端
const char *message = "Hello from server";
send(new_socket, message, strlen(message), 0);
std::cout << "Message sent to client\n";
// 关闭socket
close(new_socket);
close(server_fd);
return 0;
}
client.cpp
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main() {
// 创建socket
int client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (client_fd == -1) {
std::cerr << "Error: Failed to create socket\n";
return 1;
}
// 连接到服务端
struct sockaddr_in serv_addr;
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8080);
if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) { //IP地址转换
std::cerr << "Invalid address/ Address not supported\n";
return 1;
}
if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
std::cerr << "Connection failed\n";
return 1;
}
// 从服务端接收数据
char buffer[1024] = {0};
read(client_fd, buffer, 1024);
std::cout << "Message from server: " << buffer << std::endl;
// 关闭socket
close(client_fd);
return 0;
}
上面内容比较简单基础，这篇socket网络通信包含TCP和UDP，以供参考
【C++】基础：网络编程介绍与TCP&UDP示例_c++网络编程-CSDN博客
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