C语言socket编程指南

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介绍

　　Socket 编程让你沮丧吗？从man pages中很难得到有用的信息吗？你想跟上时代去编Int

ernet相关的程序，但是为你在调用 connect() 前的bind() 的结构而不知所措？等等…

好在我已经将这些事完成了，我将和所有人共享我的知识了。如果你了解 C 语言并想穿过

网络编程的沼泽，那么你来对地方了。

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读者对象

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目录：

1) 什么是套接字？

2) Internet 套接字的两种类型

3) 网络理论

4) 结构体

5) 本机转换

6) IP 地址和如何处理它们

7) socket()函数

8) bind()函数

15) getpeername()函数

16) gethostname()函数

17) 域名服务（DNS）

18) 客户-服务器背景知识

19) 简单的服务器

20) 简单的客户端

21) 数据报套接字Socket

阻塞

多路同步

24) 参考资料

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符只是一个和打开的文件相关联的整数。但是(注意后面的话)，这个文件可能是一个网络连接，

FIFO，管道，终端，磁盘上的文件或者什么其它的东西。Unix 中所有的东西就是文件！所以，

你想和Internet上别的程序通讯的时候，你将要使用到文件描述符。你必须理解刚才的话。现

在你脑海中或许冒出这样的念头：“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢？”，这个问

题无论如何我都要回答：你利用系统调用 socket()，它返回套接字描述符 (socket descriptor)，

然后你再通过它来进行send() 和 recv()调用。“但是...”，你可能有很大的疑惑，“如果它是个文

件描述符，那么为什 么不用一般调用read()和write()来进行套接字通讯？”简单的答案是：“你

可以使用！”。详细的答案是：“你可以，但是使用send()和recv()让你更好的控制数据传输。”

存在这样一个情况：在我们的世界上，有很多种套接字。有DARPA Internet 地址 (Internet 套

常强大的，很值得查阅。

那么这两种类型是什么呢？一种是"Stream Sockets"（流格式），另外一种是"Datagram Soc

kets"（数据包格式）。我们以后谈到它们的时候也会用到 "SOCK_STREAM" 和 "SOCK_DGR

AM"。数据报套接字有时也叫“无连接套接字”(如果你确实要连接的时候可以用connect()。) 流

式套接字是可靠的双向通讯的数据流。如果你向套接字按顺序输出“1，2”，那么它们将按顺

序“1，2”到达另一边。它们是无错误的传递的，有自己的错误控制，在此不讨论。

有什么在使用流式套接字？你可能听说过 telnet，不是吗？它就使用流式套接字。你需要

你所输入的字符按顺序到达，不是吗？同样，WWW浏览器使用的 HTTP 协议也使用它们来下

载页面。实际上，当你通过端口80 telnet 到一个 WWW 站点，然后输入 “GET pagename” 的

时候，你也可以得到 HTML 的内容。为什么流式套接字可以达到高质量的数据传输？这是因

内部是无错误的。数据报也使用 IP 作路由，但是它不使用 TCP。它使用“用户数据报协议 (Us

er Datagram Protocol)”，也叫 “UDP” (请参考 RFC-768。)

为什么它们是无连接的呢？主要是因为它并不象流式套接字那样维持一个连接。你只要建

立一个包，构造一个有目标信息的IP 头，然后发出去。无需连接。它们通常使用于传输包-包

信息。简单的应用程序有：tftp, bootp等等。

你也许会想：“假如数据丢失了这些程序如何正常工作？”我的朋友，每个程序在 UDP 上有

自己的协议。例如，tftp 协议每发出的一个被接受到包，收到者必须发回一个包来说“我收到

了！” (一个“命令正确应答”也叫“ACK” 包)。如果在一定时间内(例如5秒)，发送方没有收到应

答，它将重新发送，直到得到 ACK。这一ACK过程在实现 SOCK_DGRAM 应用程序的时候非

常重要。

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你在网络课程学（图1：数据封装）习中无论如何也得也得掌握它。主要 的内容是：一个包，

先是被第一个协议(在这里是TFTP )在它的报头（也许 是报尾）包装(“封装”)，然后，整个数据

(包括 TFTP 头)被另外一个协议 (在这里是 UDP )封装，然后下一个( IP )，一直重复下去，直到

硬件(物理) 层( 这里是以太网 )。

当另外一台机器接收到包，硬件先剥去以太网头，内核剥去IP和UDP 头，TFTP程序再剥去TFT

P头，最后得到数据。现在我们终于讲到声名狼藉的网络分层模型 (Layered Network Model)。

这种网络模型在描述网络系统上相对其它模型有很多优点。例如， 你可以写一个套接字程序

而不用关心数据的物理传输(串行口，以太网，连 接单元接口 (AUI) 还是其它介质)，因为底层

的程序会为你处理它们。实际 的网络硬件和拓扑对于程序员来说是透明的。

数据链路层(Data Link)

物理层(Physical)

物理层是硬件(串口，以太网等等)。应用层是和硬件层相隔最远的--它 是用户和网络交互的地

方。

这个模型如此通用，如果你想，你可以把它作为修车指南。把它对应 到 Unix，结果是：

应用层(Application Layer) (telnet, ftp,等等)

传输层(Host-to-Host Transport Layer) (TCP, UDP)

Internet层(Internet Layer) (IP和路由)

网络访问层 (Network Access Layer) (网络层，数据链路层和物理层)

现在，你可能看到这些层次如何协调来封装原始的数据了。

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结构体

　　终于谈到编程了。在这章，我将谈到被套接字用到的各种数据类型。 因为它们中的一些

内容很重要了。

首先是简单的一个：socket描述符。它是下面的类型：

int

仅仅是一个常见的 int。

从现在起，事情变得不可思议了，而你所需做的就是继续看下去。注 意这样的事实：有两种

字节排列顺序：重要的字节 (有时叫 "octet"，即八 位位组) 在前面，或者不重要的字节在前

面。前一种叫“网络字节顺序 (Network Byte Order)”。有些机器在内部是按照这个顺序储存数

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能够是各种各样的类型，但是在这篇文章中都是 )!"*+,)。 包含套接

字中的目标地址和端口信息。这好像有点 不明智。

为了处理，程序员创造了一个并列的结构： ))代

表 ))。)

struct sockaddr_in {

并且长度和 struct sockaddr 一样) 应该使用函数 bzero() 或 memset() 来全部置零。 同时，这

一重要的字节，一个指向 sockaddr_in结构体的指针也可以被指向结构体sockaddr并且代替它。

这 样的话即使 socket() 想要的是 struct sockaddr *，你仍然可以使用 struct sockaddr_in，

并且在最后转换。同时，注意 sin_family 和 struct sockaddr 中的 sa_family 一致并能够设置

为 "AF_INET"。最后，sin_port和 sin_addr 必须是网络字节顺序 (Network Byte Order)！

你也许会反对道："但是，怎么让整个数据结构 struct in_addr sin_addr 按照网络字节顺序

呢?" 要知道这个问题的答案，我们就要仔细的看一看这 个数据结构： struct in_addr, 有这样

一个联合 (unions)：

/* Internet 地址 (一个与历史有关的结构) */

　　 struct in_addr {

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本机转换

　　我们现在到了新的章节。我们曾经讲了很多网络到本机字节顺序的转 换，现在可以实践

了！

你能够转换两种类型： short (两个字节)和 long (四个字节)。这个函 数对于变量类型 unsigne

d 也适用。假设你想将 short 从本机字节顺序转 换为网络字节顺序。用 "h" 表示 "本机 (hos

t)"，接着是 "to"，然后用 "n" 表 示 "网络 (network)"，最后用 "s" 表示 "short"： h-to-n-s,

或者 htons() ("Host to Network Short")。

太简单了...

如果不是太傻的话，你一定想到了由"n"，"h"，"s"，和 "l"形成的正确 组合，例如这里肯定

　　)*-./)

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