浅谈 TCP socket

Socket，用来实现应用的通信，是应用非常广的一个api，今天就来揭开它的神秘面纱。

总体流程图

客户端

1. 引入头文件

#include <winsock2.h>

2. 初始化 socket的 DLL

WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData

3. 创建套接字

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

• domain 是协议域，包括

  • AF_INET 对应 ipv4
  • AF_INET6 对应 ipv6

• type 是连接类型

  • SOCK_STREAM，提供面向连接的稳定数据传输，即TCP协议。
  • SOCK_DGRAM，提供的是数据报 (datagram) ，使用UDP协议。

• protocol，一般设为0，内核会自动匹配。

4. 存储服务器信息

客户端要去连接服务器，所以应该存储服务器的IP地址和端口号。

这边已经在 netinet/in.h 帮我们实现了一个结构体 struct sockaddr_in 来存储服务器信息。作为函数参数时强制转换为 sockaddr 。

struct sockaddr_in {
    short   sin_family;   // 必须为AF_INET,因为是IPv4;
    unsigned short   sin_port;    // 存储port No
    struct in_addr   sin_addr;    //存储IP地址
    char             sin_zero[8];  
};

网络的字节顺序为大端法，我们要想正确通信，就必须统一格式。

那么什么是大小端呢？

大端是高位字节存在低地址中，小端是低位字节存在低地址中。

因此如果本地端口格式是小端要转为大端。

htons(PORT)就是将本机的字节序转化为网络的字节序。

5. 连接服务器

int connect(SOCKET sockfd, const struct sockaddr *serv_addr,socklen_t addrlen)

• SOCKET sockfd，本地的socket
• const struct sockaddr *serv_addr， 将SOCKADDR_IN的对象转为 sockaddr 指针
• socklen_t address_len 就是sockaddr的大小

6. 收发消息

ssize_t send(SOCKET sockfd, const void *buf, size_t len, int flags)
    
ssize_t recv(SOCKET sockfd, void *buf, size_t len, int flags)

• SOCKET sockfd，本地的socket描述字
• const void *buf，字符串指针，数据缓冲区
• size_t len，接受的长度
• int flags，通常从设为0

7. 断开

   int PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
   

   关闭套接字

服务器

1. 创建服务器套接字

2. 存储服务器信息

3. bind绑定

将服务器套接字与服务器信息绑定在一起

    int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);

• SOCKET socket，服务器本地的socket
• const struct sockaddr *address， 将SOCKADDR_IN的对象转为 sockaddr 指针
• socklen_t address_len 就是sockaddr的大小

4. 监听

int listen(SOCKET sockfd, int backlog)

listen() 函数可以让套接字进入被动监听状态

sockfd 为需要进入监听状态的套接字，backlog 为请求队列的最大长度。

所谓被动监听，是指当没有客户端请求时，套接字就会处于睡眠状态，只有当接收到客户端请求时，套接字才会被唤醒来响应请求。

5. accept

用accept来接受客户端的请求，这时候会产生一个新的套接字，记重点，新的，之后的通信全部用这个新的套接字，原来的套接字还在监听客户端的请求。

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

• SOCKET sockfd，服务器本地的socket
• struct sockaddr *addr，用于存储客户端的IP和端口号等
• socklen_t address_len，描述addr的大小

注意这边的 accept 是会阻塞的，那么什么是阻塞，就是如果没有接收到，那么我就会一直等在这边，比如我们刚学 C 语言的 scanf 函数的时候，它就会阻塞到那里等待用户输入。

包括 send 和 recv 也是会阻塞的。

6. 新套接字用来收发信息
7. 关闭套接字

参考资料：

1.简单的聊天室实现（上）：通信-SOCKET

2. TCP Socket Programming 學習筆記

3. 使用listen()和accept()函数