Internet Sockets 网络编程指南（二）

 socket()--得到文件描述符！

我猜我不会再扯远了--我必须讲 socket() 这个系统调用了。这里是详细的定义：

    #include  

    #include  

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

但是他们的参数怎么用? 首先，domain 应该设置成 "AF_INET"，就象上面的数据结构 struct sockaddr_in 中一样。然后，参数 type 告诉内核是 SOCK_STREAM 类型还是 SOCK_DGRAM 类型。最后，把 protocol 设置为 "0"。(注意：有很多种 domain、type，我不可能一一列出了，请看 socket() 的 man page。当然，还有一个"更好"的方式去得到 protocol。请看 getprotobyname() 的 man page。)

socket() 只是返回你以后在系统调用种可能用到的 socket 描述符，或者在错误的时候返回-1。全局变量 errno 中储存错误值。(请参考 perror() 的 man page。)

bind()--我在哪个端口?

一旦你得到套接口，你可能要将套接口和机器上的一定的端口关联起来。(如果你想用 listen() 来侦听一定端口的数据，这是必要一步--MUD 经常告诉你说用命令 "telnet x.y.z 6969".)如果你只想用 connect()，那么这个步骤没有必要。但是无论如何，请继续读下去。

这里是系统调用 bind() 的大略：

    #include  

    #include  

    int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

sockfd 是调用 socket 返回的文件描述符。my_addr 是指向数据结构 struct sockaddr 的指针，他保存你的地址(即端口和 IP 地址) 信息。addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。

简单得很不是吗? 再看看例子：

    #include  

    #include  

    #include  

    #define MYPORT 3490

    main()

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in my_addr;

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

        my_addr.sin_family = AF_INET;     /* host byte order */

        my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */

        my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10");

        bzero(&(my_addr.sin_zero), 8);    /* zero the rest of the struct */

        /* don't forget your error checking for bind(): */

        bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

        .

        .

        .

这里也有要注意的几件事情。my_addr.sin_port 是网络字节顺序，my_addr.sin_addr.s_addr 也是的。另外要注意到的事情是因系统的不同，包含的头文件也不尽相同，请查阅自己的 man page。

在 bind() 主题中最后要说的话是，在处理自己的 IP 地址和/或端口的时候，有些工作是可以自动处理的。

        my_addr.sin_port = 0; /* choose an unused port at random */

        my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  /* use my IP address */

通过将0赋给 my_addr.sin_port，你告诉 bind() 自己选择合适的端口。同样，将 my_addr.sin_addr.s_addr 设置为 INADDR_ANY，你告诉他自动填上他所运行的机器的 IP 地址。

如果你一向小心谨慎，那么你可能注意到我没有将 INADDR_ANY 转换为网络字节顺序！这是因为我知道内部的东西：INADDR_ANY 实际上就是 0！即使你改变字节的顺序，0依然是0。但是完美主义者说安全第一，那么看下面的代码：

        my_addr.sin_port = htons(0); /* choose an unused port at random */

        my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  /* use my IP address */

你可能不相信，上面的代码将可以随便移植。

bind() 在错误的时候依然是返回-1，并且设置全局变量 errno。

在你调用 bind() 的时候，你要小心的另一件事情是：不要采用小于1024的端口号。所有小于1024的端口号都被系统保留！你可以选择从1024到65535(如果他们没有被别的程序使用的话)。

你要注意的另外一件小事是：有时候你根本不需要调用他。如果你使用 connect() 来和远程机器通讯，你不要关心你的本地端口号(就象你在使用 telnet 的时候)，你只要简单的调用 connect() 就够可，他会检查套接口是否绑定，如果没有，他会自己绑定一个没有使用的本地端口。

connect()--Hello！

现在我们假设你是个 telnet 程序。你的用户命令你(就象电影 TRON 中一样)得到套接口的文件描述符。你听从命令调用了 socket()。下一步，你的用户告诉你通过端口23(标准 telnet 端口)连接到"132.241.5.10"。你该怎么做呢?

幸运的是，你正在疯狂地阅读 connect()--如何连接到远程主机这一章。你可不想让你的用户失望。

connect() 系统调用是这样的：

    #include  

    #include  

    int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

sockfd 是系统调用 socket() 返回的套接口文件描述符。serv_addr 是保存着目的地端口和 IP 地址的数据结构 struct sockaddr。addrlen 设置为 sizeof(struct sockaddr)。

让我们来看个例子：

    #include  

    #include  

    #include  

    #define DEST_IP   "132.241.5.10"

    #define DEST_PORT 23

    main()

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in dest_addr;   /* will hold the destination addr */

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

        dest_addr.sin_family = AF_INET;        /* host byte order */

        dest_addr.sin_port = htons(DEST_PORT); /* short, network byte order */

        dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP);

        bzero(&(dest_addr.sin_zero), 8);       /* zero the rest of the struct */

        /* don't forget to error check the connect()! */

        connect(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr));

        .

        .

        .

再一次，你应该检查 connect() 的返回值--他在错误的时候返回-1，并设置全局变量 errno。

同时，你可能看到，我没有调用 bind()。另外，我也没有管本地的端口号。我只关心我在连接。内核将为我选择一个合适的端口号，而我们所连接的地方也自动地获得这些信息。

listen()--Will somebody please call me?

Ok, time for a change of pace. What if you don't want to connect to a remote host. Say, just for kicks, that you want to wait for incoming connections and handle them in some way. 处理过程分两步：首先，你听--listen()，然后，你接受--accept() (请看下面的内容)。

除了要一点解释外，系统调用 listen 相当简单。

    int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd 是调用 socket() 返回的套接口文件描述符。backlog 是在进入队列中允许的连接数目。是什么意思呢? 进入的连接是在队列中一直等待直到你接受 (accept() 请看下面的文章)的连接。他们的数目限制于队列的允许。大多数系统的允许数目是20，你也可以设置为5到10。

和别的函数一样，在发生错误的时候返回-1，并设置全局变量 errno。

你可能想象到了，在你调用 listen() 前你或者要调用 bind() 或者让内核随便选择一个端口。如果你想侦听进入的连接，那么系统调用的顺序可能是这样的：

    socket();

    bind();

    listen();

    /* accept() goes here */

因为他相当的明了，我将在这里不给出例子了。(在 accept() 那一章的代码将更加完全。)真正麻烦的部分在 accept()。

accept()--"Thank you for calling port 3490."

准备好了，系统调用 accept() 会有点古怪的地方的！你可以想象发生这样的事情：有人从很远的地方通过一个你在侦听 (listen()) 的端口连接 (connect()) 到你的机器。他的连接将加入到等待接受 (accept()) 的队列中。你调用 accept() 告诉他你有空闲的连接。他将返回一个新的套接口文件描述符！原来的一个还在侦听你的那个端口，新的最后在准备发送 (send()) 和接收 ( recv()) 数据。这就是这个过程！

函数是这样定义的：

     #include  

     int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);

sockfd 相当简单，是和 listen() 中一样的套接口描述符。addr 是个指向局部的数据结构 struct sockaddr_in 的指针。This is where the information about the incoming connection will go (and you can determine which host is calling you from which port). 在他的地址传递给 accept 之前，addrlen 是个局部的整形变量，设置为 sizeof(struct sockaddr_in)。accept 将不会将多余的字节给 addr。如果你放入的少些，那么在 addrlen 的值中反映出来。

同样，在错误时返回-1并设置全局变量 errno。

现在是你应该熟悉的代码片段。

    #include  

    #include  

    #include  

    #define MYPORT 3490    /* the port users will be connecting to */

    #define BACKLOG 10     /* how many pending connections queue will hold */

    main()

    {

        int sockfd, new_fd;  /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */

        struct sockaddr_in my_addr;    /* my address information */

        struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

        int sin_size;

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

        my_addr.sin_family = AF_INET;         /* host byte order */

        my_addr.sin_port = htons(MYPORT);     /* short, network byte order */

        my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */

        bzero(&(my_addr.sin_zero), 8);        /* zero the rest of the struct */

        /* don't forget your error checking for these calls: */

        bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

        listen(sockfd, BACKLOG);

        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

        new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);

        .

        .

        .

注意，在系统调用 send() 和 recv() 中你应该使用新的文件描述符。如果你只想让一个连接进来，那么你可以使用 close() 去关闭原来的文件描述符 sockfd 来避免同一个端口更多的连接。

send() and recv()--Talk to me, baby!

这两个函数用于流式套接口和数据报套接口的通讯。如果你喜欢使用无连接的数据报套接口，你应该看一看下面关于 sendto() 和 recvfrom() 的章节。

send() 是这样的：

    int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);

sockfd 是你想发送数据的套接口描述符(或者是调用 socket() 或者是 accept() 返回的。)msg 是指向你想发送的数据的指针。len 是数据的长度。把 flags 设置为 0 就可以了。(详细的资料请看 send() 的 man page)。

这里是一些可能的例子：

    char *msg = "Beej was here!";

    int len, bytes_sent;

    .

    .

    len = strlen(msg);

    bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);

    .

    .

    .

send() 返回实际发送的数据的字节数--他可能小于你要求发送的数目！ 也即你告诉他要发送一堆数据可是他不能处理成功。他只是发送他可能发送的数据，然后希望你以后能够发送其他的数据。记住，如果 send() 返回的数据和 len 不匹配，你应该发送其他的数据。但是这里也有个好消息：如果你要发送的包很小(小于大约 1K)，他可能处理让数据一次发送完。最后，在错误的时候返回-1，并设置 errno。

recv() 函数很相似：

    int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);

sockfd 是要读的套接口描述符。buf 是要读的信息的缓冲。len 是缓冲的最大长度。flags 也可以设置为0。(请参考recv() 的 man page。)

recv() 返回实际读入缓冲的数据的字节数。或者在错误的时候返回-1，同时设置 errno。

很简单，不是吗? 你现在可以在流式套接口上发送数据和接收数据了。你现在是 Unix 网络程序员了！