1．套接字的基本結構
struct sockaddr
這個結構用來存儲套接字地址。
數據定義：
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; /* address族, AF_xxx */
char sa_data[14]; /* 14 bytes的協議地址 */
};
sa_family 一般來說，都是“AFINET”。
sa_data 包含了一些遠程電腦的地址、端口和套接字的數目，它里面的數據是雜溶在一
切的。
為了處理struct sockaddr， 程序員建立了另外一個相似的結構 struct sockaddr_in：
struct sockaddr_in (“in” 代表 “Internet”)
struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* Internet地址族 */
unsigned short int sin_port; /* 端口號 */
struct in_addr sin_addr; /* Internet地址 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 添0（和struct sockaddr一樣大小）*/
};
這個結構提供了方便的手段來訪問socket address（struct sockaddr）結構中的每一個元
素
2.套接字字節轉換程序的列表：
l htons()——“Host to Network Short”主機字節順序轉換為網絡字節順序（對無符號
短型進行操作4 bytes）
l htonl()——“Host to Network Long” 主機字節順序轉換為網絡字節順序（對無符
號長型進行操作8 bytes）
l ntohs()——“Network to Host Short “ 網絡字節順序轉換為主機字節順序（對無符
號短型進行操作4 bytes）
l ntohl()——“Network to Host Long “ 網絡字節順序轉換為主機字節順序（對無符
號長型進行操作8 bytes）
3. IP 地址轉換
Linux 系統提供和很多用於轉換IP 地址的函數.首先，假設你有一個struct sockaddr_in ina，並且你的IP 是166.111.69.52 ，你想把你的IP 存儲到ina 中。你可以使用的函數： inet_addr() ，它能夠把一個用數字和點表
示IP 地址的字符串轉換成一個無符號長整型。你可以像下面這樣使用它：
ina.sin_addr.s_addr = inet_addr（“166.111.69.52”）;
注意：
l inet_addr() 返回的地址已經是網絡字節順序了，你沒有必要再去調用htonl() 函數
反過來，如果你有一個struct in_addr 並且你想把它代表的IP 地址打印出來（按照數字.數字.數字.數字的格式），那么你可以使用函數inet_ntoa()（“ntoa”代表“Network to ASCII”），它會把struct in_addr 里面存儲的網絡地址以數字.數字.數字.數字的格式。
l inet_ntoa() 使用struct in_addr 作為一個參數，不是一個長整型值。
4.基本套接字調用
socket() 函數
取得套接字描述符
socket 函數的定義是下面這樣子的：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket（int domain , int type , int protocol）;
bind() 函數
bind()函數可以幫助你指定一個套接字使用的端口。
當你使用socket() 函數得到一個套接字描述符，你也許需要將socket 綁定上一個你的
機器上的端口。
l 當你需要進行端口監聽 listen()操作，等待接受一個連入請求的時候，一般都需要
經過這一步。比如網絡泥巴（ＭＵＤ），Telnet a.b.c.d 4000。
l 如果你只是想進行連接一台服務器，也就是進行 connect() 操作的時候，這一步
並不是必須的。
bind()的系統調用聲明如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind (int sockfd , struct sockaddr *my_addr , int addrlen) ;
參數說明：
l sockfd 是由socket()函數返回的套接字描述符。
l my_addr 是一個指向struct sockaddr 的指針，包含有關你的地址的信息：名稱、
端口和IP 地址。
l addrlen 可以設置為sizeof(struct sockaddr)。
connect()函數
讓我們花一點時間來假設你是一個Telnet 應用程序。你的使用者命令你建立一個套接
字描述符。你遵從命令，調用了socket()。然后，使用者告訴你連接到“166.111.69.52”
的23 端口（標准的Telnet 端口）⋯⋯你應該怎么做呢？
你很幸運：Telnet 應用程序，你現在正在閱讀的就是套接字的進行網絡連接部分：
connect()。
connect() 函數的定義是這樣的：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect (int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
connect()的三個參數意義如下：
l sockfd ：套接字文件描述符，由socket()函數返回的。
l serv_addr 是一個存儲遠程計算機的IP 地址和端口信息的結構。
l addrlen 應該是sizeof(struct sockaddr)。
listen() 函數
listen()函數是等待別人連接，進行系統偵聽請求的函數。當有人連接你的時候，你有
兩步需要做：通過listen()函數等待連接請求，然后使用accept()函數來處理。（accept()函數
在下面介紹）。
listen()函數調用是非常簡單的。函數聲明如下：
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog);
listen()函數的參數意義如下：
l sockfd 是一個套接字描述符，由socket()系統調用獲得。
l backlog 是未經過處理的連接請求隊列可以容納的最大數目。
backlog 具體一些是什么意思呢？每一個連入請求都要進入一個連入請求隊列，等待
listen 的程序調用accept()（accept()函數下面有介紹）函數來接受這個連接。當系統還沒有
調用accept()函數的時候，如果有很多連接，那么本地能夠等待的最大數目就是backlog 的
數值。你可以將其設成5 到10 之間的數值
accept()函數
函數accept()有一些難懂。當調用它的時候，大致過程是下面這樣的：
l 有人從很遠很遠的地方嘗試調用 connect()來連接你的機器上的某個端口（當然是
你已經在listen()的）。
l 他的連接將被 listen 加入等待隊列等待accept()函數的調用（加入等待隊列的最多
數目由調用listen()函數的第二個參數backlog 來決定）。
l 你調用 accept()函數，告訴他你准備連接。
l accept()函數將回返回一個新的套接字描述符，這個描述符就代表了這個連接！
好，這時候你有了兩個套接字描述符，返回給你的那個就是和遠程計算機的連接，而
第一個套接字描述符仍然在你的機器上原來的那個端口上listen()。
這時候你所得到的那個新的套接字描述符就可以進行send()操作和recv()操作了。
下面是accept()函數的聲明：
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
accept()函數的參數意義如下：
l sockfd 是正在listen() 的一個套接字描述符。
l addr 一般是一個指向struct sockaddr_in 結構的指針；里面存儲着遠程連接過來的
計算機的信息（比如遠程計算機的IP 地址和端口）
send()、recv()函數
這兩個函數是最基本的，通過有連接的套接字流進行通訊的函數。
send() 函數的聲明：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);
send 的參數含義如下：
l sockfd 是代表你與遠程程序連接的套接字描述符。
l msg 是一個指針，指向你想發送的信息的地址。
l len 是你想發送信息的長度。
l flags 發送標記。一般都設為0
函數recv()調用在許多方面都和send()很相似，下面是recv()函數的聲明：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags）;
recv()的參數含義如下：
l sockfd 是你要讀取數據的套接字描述符。
l buf 是一個指針，指向你能存儲數據的內存緩存區域。
l len 是緩存區的最大尺寸。
l flags 是recv() 函數的一個標志，一般都為0 （具體的其他數值和含義請參考recv()
的man pages）。
recv() 返回它所真正收到的數據的長度
sendto() 和recvfrom() 函數
這兩個函數是進行無連接的UDP 通訊時使用的。使用這兩個函數，則數據會在沒有
建立過任何連接的網絡上傳輸。因為數據報套接字無法對遠程主機進行連接，想想我們在
發送數據前需要知道些什么呢？
對了！是遠程主機的IP 地址和端口！
下面是sendto()函數和recvfrom()函數的聲明：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int sendto（int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags,
const struct sockaddr *to, int tolen）;
和你所看到的一樣，這個函數和send()函數基本一致。
l sockfd 是代表你與遠程程序連接的套接字描述符。
l msg 是一個指針，指向你想發送的信息的地址。
l len 是你想發送信息的長度。
l flags 發送標記。一般都設為0。（你可以查看send 的man pages 來獲得其他的參
數值並且明白各個參數所代表的含義）
l to 是一個指向struct sockaddr 結構的指針，里面包含了遠程主機的IP 地址和端口
數據。
l tolen 只是指出了struct sockaddr 在內存中的大小sizeof(struct sockaddr)。
和send()一樣，sendto()返回它所真正發送的字節數（當然也和send()一樣，它所真正
發送的字節數可能小於你所給它的數據的字節數）。當它發生錯誤的時候，也是返回 –1 ，
同時全局變量errno 存儲了錯誤代碼。
同樣的，recv()函數和recvfrom()函數也基本一致。
recvfrom()的聲明為：
#include <sys/types.h>
- 156 - Linux網絡編程
#include <sys/socket.h>
int recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags
struct sockaddr *from, int *fromlen);
其參數含義如下：
l sockfd 是你要讀取數據的套接字描述符。
l buf 是一個指針，指向你能存儲數據的內存緩存區域。
l len 是緩存區的最大尺寸。
l flags 是recv() 函數的一個標志，一般都為0 （具體的其他數值和含義請參考recv()
的man pages）。
l from 是一個本地指針，指向一個struct sockaddr 的結構（里面存有源IP 地址和端
口數）．
l fromlen 是一個指向一個int 型數據的指針，它的大小應該是sizeof （ struct
sockaddr）．當函數返回的時候，formlen 指向的數據是form 指向的struct sockaddr 的實際
大小．
recvfrom() 返回它接收到的字節數，如果發生了錯誤，它就返回-1
close()和shutdown()函數
程序進行網絡傳輸完畢后，你需要關閉這個套接字描述符所表示的連接。實現這個非
常簡單，只需要使用標准的關閉文件的函數：close()。
使用方法：
close(sockfd);
執行close()之后，套接字將不會在允許進行讀操作和寫操作。任何有關對套接字描述
符進行讀和寫的操作都會接收到一個錯誤。
如果你想對網絡套接字的關閉進行進一步的操作的話，你可以使用函數shutdown()。
它允許你進行單向的關閉操作，或是全部禁止掉。
shutdown()的聲明為：
#include <sys/socket.h>
int shutdown（int sockfd, int how）;
它的參數含義如下：
l sockfd 是一個你所想關閉的套接字描述符．
l how 可以取下面的值。0 表示不允許以后數據的接收操；1 表示不允許以后數據
的發送操作；2 表示和close()一樣，不允許以后的任何操作（包括接收，發送數據）
shutdown() 如果執行成功將返回0，如果在調用過程中發生了錯誤，它將返回–1，全
局變量errno 中存儲了錯誤代碼．
如果你在一個未連接的數據報套接字上使用shutdown() 函數（還記得可以對數據報套
接字UDP 進行connect()操作嗎？），它將什么也不做．
setsockopt() 和getsockopt() 函數
Linux 所提供的socket 庫含有一個錯誤（bug）。此錯誤表現為你不能為一個套接字重
新啟用同一個端口號，即使在你正常關閉該套接字以后。例如，比方說，你編寫一個服務
器在一個套接字上等待的程序．服務器打開套接字並在其上偵聽是沒有問題的。無論如何，
總有一些原因（不管是正常還是非正常的結束程序）使你的程序需要重新啟動。然而重啟
動后你就不能把它綁定在原來那個端口上了。從bind()系統調用返回的錯誤代碼總是報告
說你試圖連接的端口已經被別的進程所綁定。
問題就是Linux 內核在一個綁定套接字的進程結束后從不把端口標記為未用。在大多
數Linux/UNIX 系統中，端口可以被一個進程重復使用，甚至可以被其它進程使用。
在Linux 中繞開這個問題的辦法是，當套接字已經打開但尚未有連接的時候用
setsockopt()系統調用在其上設定選項（options）。setsockopt() 調用設置選項而getsockopt()
從給定的套接字取得選項。
這里是這些調用的語法：
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int getsockopt(int sockfd, int level, int name, char *value, int *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int name, char *value, int *optlen);
下面是兩個調用的參數說明：
l sockfd 必須是一個已打開的套接字。
l level 是函數所使用的協議標准（protocol level）（TCP/IP 協議使用IPPROTO_TCP，
套接字標准的選項實用SOL_SOCKET）。
l name 選項在套接字說明書中（man page）有詳細說明。
l value 指向為getsockopt()函數所獲取的值，setsockopt()函數所設置的值的地址。
l optlen 指針指向一個整數，該整數包含參數以字節計算的長度。
現在我們再回到Linux 的錯誤上來．當你打開一個套接字時必須同時用下面的代碼段
來調用setsockopt()函數：
/* 設定參數數值 */
opt = 1; len = sizeof(opt);
/* 設置套接字屬性 */
setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,&len);
getpeername()函數
這個函數可以取得一個已經連接上的套接字的遠程信息（比如IP 地址和端口），告訴
你在遠程和你連接的究竟是誰．
它的聲明為：
#include <sys/socket.h>
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);
下面是參數說明：
l sockfd 是你想取得遠程信息的那個套接字描述符。
l addr 是一個指向struct sockaddr （或是struct sockaddr_in）的指針。
l addrlen 是一個指向int 的指針，應該賦於sizeof(struct sockaddr)的大小。
如果在函數執行過程中出現了錯誤，函數將返回 –1 ，並且錯誤代碼儲存在全局變量
errno 中。
當你擁有了遠程連接用戶的IP 地址，你就可以使用inet_ntoa() 或gethostbyaddr()來輸
出信息或是做進一步的處理。
gethostname()函數
gethostname()函數可以取得本地主機的信息．它比getpeername()要容易使用一些。
它返回正在執行它的計算機的名字。返回的這個名字可以被gethostbyname()函數使用，
由此可以得到本地主機的IP 地址。
下面是它的聲明：
#include <unistd.h>
int gethostname(char *hostname, size_t size);
參數說明如下：
l hostname 是一個指向字符數組的指針，當函數返回的時候，它里面的數據就是本
地的主機的名字．
l size 是hostname 指向的數組的長度．
函數如果成功執行，它返回0，如果出現錯誤，則返回–1，全局變量errno 中存儲着錯
誤代碼。