一、概述
套接字（socket）是 Linux 下的一种进程间通信机制，使用套接字可以使得不同主机上的应用程序可以相关通信。套接字主要采用的是客户端-服务器之间的模式通信，其中内核向应用层提供了 socket 接口，换句话来说，socket 接口是应用层与 TCP/IP 协议通信的中间接口，对于用户来说，调用 socket 函数，可以对 UDP/TCP 等各种复杂的 TCP/IP 协议不用深入理解，只要了解 socket 规定，写出遵守 socket 通信的编程，即可符合 TCP/UDP 的标准。
接下来，将主要介绍基于 socket 通信过程以及 socket 编程的接口，大家可以根据这些接口去编写测试程序。
二、通信过程
Socket 通信过程主要采用的是客户端和服务器的工作模式，基本通信过程可以用以下流程图说明：
三、socket() 函数
Socket () 函数原型如下：
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#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int socket(int domain, int type, int protocol); |
该函数包括三个参数，如下说明：
第一个参数 domain，这个参数主要用于选择通信的协议族，可以选择的协议族如下表，这要列出几种常用的协议族，其他的可自行搜索，对于 TCP/IP 协议，一般选择 AF_INET 即可：
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协议族名字 |
说明 |
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AF_UNIX, AF_LOCAL |
Local communication |
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AF_INET |
IPv4 Internet protocols |
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AF_INET6 |
IPv6 Internet protocols |
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AF_NETLINK |
Kernel user interface device |
第二个参数 type，主要是指定套接字的类型，目前主要支持的类型有以下：
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type |
说明 |
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SOCK_STREAM |
提供有序的、可靠的、双向的、基于连接的字节流，能保证数据正确传送到对方，用于TCP协议；可以支持带外数据传输机制。 |
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SOCK_DGRAM |
固定长度的、无连接的、不可靠的报文传递，用于UDP协议 |
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SOCK_SEQPACKET |
固定长度的、有序的、可靠的、面向连接的报文传递 |
第三个参数 protocol，主要是为给定的通信域和套接字类型选择默认协议，通常默认为0。
Socket() 函数的作用：类型 open() 函数作用，成功则返回 socket 描述符，之后可以直接对这个描述符进行读写操作；失败返回 -1，并且会设置 errno 变量以指示错误类型。
四、bind() 函数
bind() 函数原型如下所示：
| int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); |
第一个参数 sockfd，这个参数是前面 socket() 函数的描述符。
第二个参数 addr，这是一个指针，指向 struct sockaddr 类型变量，sockaddr_in 和 sockaddr 是并列的结构，一般直接使用 struct sockaddr_in 结构体代替 struct sockaddr 结构体，struct sockaddr_in 结构体如下：
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struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; /* 协议族 */ in_port_t sin_port; /* 端口号 */ struct in_addr sin_addr; /* IP 地址 */ unsigned char sin_zero[8]; /* 保留使用 */ }; |
第三个参数是第二个参数结构体的长度。
bind() 函数的作用：用于将一个 IP 地址或端口号与一个套接字进行绑定，成功返回 0，失败返回 -1，并设置 errno 以提示错误原因。
五、listen() 函数
listen() 函数原型如下：
| int listen(int sockfd, int backlog); |
第一个参数 sockfd，这个参数是前面 socket() 函数的描述符。
第二个参数 backlog，用来描述 sockfd 的等待连接队列能够达到的最大值。在服务器进程正处理客户端连接请求的时候，可能还存在其它的客户端请求建立连接，因为TCP连接是一个过程，由于同时尝试连接的用户过多，使得服务器进程无法快速地完成所有的连接请求，那怎么办呢？直接丢掉其他客户端的连接肯定不是一个很好的解决方法。因此内核会在自己的进程空间里维护一个队列，这些连接请求就会被放入一个队列中，服务器进程会按照先来后到的顺序去处理这些连接请求，这样的一个队列内核不可能让其任意大，所以必须有一个大小的上限，这个backlog参数告诉内核使用这个数值作为队列的上限。而当一个客户端的连接请求到达并且该队列为满时，客户端可能会收到一个表示连接失败的错误，本次请求会被丢弃不作处理。
listen() 函数作用：在服务器进程中使用，让服务器进入进程监听状态，等待客户端的连接请求，成功返回 0，失败返回 -1，并设置 errno 以提示错误原因。
注意：无法在一个已经连接的套接字上指向此函数。
六、accept() 函数
accept() 函数原型如下：
| int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); |
accept() 的参数同 bind() 函数一样，区别是 accept() 函数的关键在于返回一个新的套接字，这个套接字就是与执行 connect() 的客户端建立连接，这个套接字代表了服务器和客户端的一个连接，服务器通过这个套接字与客户端进行数据交互，发送/接收数据，失败返回 -1，并设置 errno 以提示错误原因。
accept() 函数的作用：用于服务器应用程序中，如果调用accept() 函数时，并没有客户端请求连接（等待连接队列中也没有等待连接的请求），此时accept() 会进入阻塞状态，直到有客户端连接请求到达为止。当有客户端连接请求到达时，accept() 函数与远程客户端之间建立连接，accept() 函数返回一个新的套接字。
七、connect() 函数
connect() 函数原型如下：
| int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); |
connect() 函数的参数和 bind() 函数一样，参数 addr 指定了待连接的服务器的 IP 地址以及端口号等信息，参数 addrlen 指定了 addr 指向的 struct sockaddr 对象的字节大小。
connect() 函数作用：该函数用于客户端应用程序中，建立与服务器连接，对于TCP连接来说，调用该函数将发生TCP连接的握手过程，并最终建立一个TCP连接，而对于UDP协议来说，调用这个函数只是在sockfd中记录服务器IP地址与端口号，而不发送任何数据，成功则返回0，失败返回-1，并设置errno以指示错误原因。
八、recv() 函数
recv() 函数原型如下：
| ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags); |
不论是客户端还是服务器都可以通过 revc() 函数读取网络数据，它与 read() 函数的功能是相似的。参数sockfd 指定套接字描述符，参数 buf 指向了一个数据接收缓冲区，参数 len 指定了读取数据的字节大小，参数 flags 可以指定一些标志用于控制如何接收数据。
函数recv()与read()很相似，但是recv()可以通过指定flags标志来控制如何接收数据，这些标志如下所示：
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标志 |
描述 |
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MSG_CMSG_CLOEXEC |
为UNIX域套接字上接收的文件描述符设置执行时关闭标志 |
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MSG_DONTWAIT |
启动非阻塞操作（相当于O_NONBLOCK） |
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MSG_ERRQUEUE |
接收错误信息作为辅助数据 |
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MSG_OOB |
如果协议支持，获取带外数据 |
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MSG_PEEK |
返回数据包内容而不真正取走数据包 |
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MSG_TRUNC |
即使数据包被截断，也返回数据包的长度 |
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MSG_WAITALL |
等待知道所有的数据可用（仅SOCK_STREAM） |
九、send() 函数
send() 函数原型如下：
| ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags); |
send和write很相似，但是send可以通过参数flags指定一些标志，来改变处理传输数据的方式。这些标志如下所示：
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标志 |
描述 |
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MSG_CONFIRM |
提供链路层反馈以保持地址映射有效 |
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MSG_DONTROUTE |
勿将数据包路由出本地网络 |
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MSG_DONTWAIT |
允许非阻塞操作（等价于使用 O_NONBLOCK） |
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MSG_EOR |
如果协议支持，标志记录结束 |
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MSG_MORE |
延迟发送数据包允许写更多数据 |
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MSG_NOSIGNAL |
在写无连接的套接字时不产生 SIGPIPE 信号 |
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MSG_OOB |
如果协议支持，发送带外数据 |
注意： 即使send()成功返回，也并不表示连接的另一端的进程就一定接收了数据，我们所能保证的只是当 send 成功返回时，数据已经被无错误的发送到网络驱动程序上。
十、close() 函数
当不再需要套接字描述符时，可调用 close() 函数来关闭套接字，释放相应的资源。
十一、htons()/htonl() 函数
对于人来说，我们更容易阅读的是点分十进制的IP地址，譬如192.168.1.110、192.168.1.50，这其实是一种字符串的形式，但是计算机所需要理解的是二进制形式的IP地址，所以我们就需要在点分十进制字符串和二进制地址之间进行转换。
htons() 函数原型如下：
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#include <arpa/inet.h> uint16_t htons(uint16_t hostlog) |
htons() 函数参数 hostlog 是主机字节顺序表达的 16 位数，返回值是 16 位的网络字节顺序，此函数的作用就是从主机字节顺序转换成网络字节顺序，示例如下：
| server_addr.sin_port = htons(8888); |
htonl() 函数原型如下：
| uint16_t htonl(uint32_t hostlog) |
htonl() 函数参数 hostlog 是主机字节顺序表达的 32 位数，返回值是 32 位的网络字节顺序，此函数的作用就是从主机字节顺序转换成网络字节顺序，示例如下：
| server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); |
其中 INADDR_ANY 转换过来就是 0.0.0.0，表示本机的所有 IP。
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