Socket网络通信

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前言

1、htons(port) 转换字节序

host to network： 本地字节序转换成网络字节序
Big Endian：大端字节序（第一位字节序在后，内存地址较小的在后，高位在前）
Little Endian：小端字节序（第一位字节序在前，内存地址较小的在前，高位在后）
举个栗子，一个98的数据写入内存中，9存于数据高位、8存于数据低位，对于小端字节序，8存在前面，9存在后面，对于大端字节序的系统，则会相反

字节序在不同系统上会有所差异，大端和小端数据存储是相反的，如果在网络传输，他们字节序是要求一致的；因此在传输前访问这些数据，必须要有一个统一标准。

比如这个例子，大端字节序存储结构系统，传输数据给小端字节序存储结构系统，大端字节序由于高字节在前，前16bit数据2，以2进制形式为0b0000 0000 0000 0010 ，小端字节序由于低字节序在前地捕获数据，会认为后8bit 0b0000 0010 是数据的高位，最终会变成 0b0000 0010 0000 0000，理解成其他数据了；

因此这个端口号需要进行大小端字节序的转换，才能被正确统一。

另外要理解好这个“字节序”的概念，不是bit序，是一个一个字节的次序，如果是单个字节，则无需考虑字节序问题

2、sock_addr.sin_addr 指定IP地址

sockaddr_in sock_addr;
sock_addr.sin_addr = 

2.1、绑定本地IP地址（127.0.0.1）——只能本地访问这个网络
2.2、绑定外网IP地址——只能外部访问，内部不能访问
2.3、一台机器多个网卡，需要指定某个网卡的IP
2.4、htonl(0)——支持任意IP访问

s_addr 是用一个int类型（4字节）来表示IP，一个字节相当于unsigned char，值0~255，假设IPv4地址192.168.1.100，正好4个字节

一、Server 端必用的几个API

1.bind （用于绑定端口）

发给某个网卡的某个IP地址的某个端口，这个端口实际上是一个用户编辑的应用程序，相当于外界的网络数据发送到Sever端的具体端口号，由用户应用程序处理改指定端口号收到的通信内容

#ifdef WIN32 
#include <windows.h>
#else
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>  //close 函数对应的头文件 
#include <arpa/inet.h>
#define  closesocket  close //Linux 系统下没有 closesocket 指令，只有 close 指令 
#endif
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,char* argv[])
{unsigned short port =  8080;//默认端口号等于8080 int i;
#ifdef WIN32 //1、初始化动态链接库 WSADATA ws;//定义一个结构体对象 /*MAKEWORD定义版本号，把结构体传过去，把对动态库的引用+1 ;Windows下对动态库的引用不会反复添加，当所有程序都退出这个库的时候，才会从内存卸载 */WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&ws);//不调用的话，会导致Socket失败 
#endif//2、创建 Socket 套接字 //AF_INET是属于TCP/IP的网络通信协议，用户还可以使用其他的一些诸如蓝牙之类的协议 ；传输层是TCP Or UDP ；最后一个参数在做原始套接字的时候可能会用到 int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //对于Socket通信的步骤，每一步都必须判断是否成功，成功的判断标准就是返回值是否<0if(sock == -1){//Windows一般资源耗尽才会创建失败，一般很难失败；但Linux上的每个任务分配的（句柄数量）都是有限的 ~ 默认1024个 printf("Create Socket Failed !\r\n");return -1;		} //3、Server端需要先绑定一个端口（网络中发给相应的网卡-->IP地址-->端口，而这个对应的端口有它自己的启用程序负责响应） struct sockaddr_in sock_addr;//3.1、响应TCP协议数据 sock_addr.sin_family = AF_INET;if(argc > 1){port = atoi(argv[1]);} //3.2、大小端字节序的转换 sock_addr.sin_port = htons(port);//host to network本地字节序转换成网络字节序 （目前网络字节序都是大端字节序，WINDOWS X86体系用的都是小端字节序） //3.3、任意IP地址 sock_addr.sin_addr.s_addr = htonl(0);//3.4、把端口号、IP地址等信息绑定到当前这个端口号中 if(bind(sock,(struct sockaddr*)&sock_addr,sizeof(sock_addr))!=0)//第三个参数传输大小是因为这是一个C语言的函数，为了能实现重载，根据结构体大小不同来调用不同的处理方式 {printf("bind port %d failed !\r\n",port);//绑定端口很容易失败，这部分信息还是要打印或者调试 return -2; }printf("bind port %d success !\r\n",port);//端口这个资源当你绑定，没有把它释放 ；或者你释放掉，但这个资源没有马上被释放 ，会造成你第二次绑定还不能成功 //测试环境的时候可以频繁去绑定同一个端口，但生产环境的时候不会 //、打印后关闭掉 Socket closesocket(sock); //Linux Console: ulimit -n #查询单进程最大限制资源数  ulimit -n 3000 可以把最大限制资源数设置到 3000 return 0;
}

2.listen （监听端口）

bind 只绑定相应的端口号，但接收该端口号的信息仍需要在之前调用 listen 监听该端口

/************************************************************
Function Description : 面向连接的服务器，使用它将一个套接字置为被动模式，并准备接收传入连接。用于服务器，指明某个套接字连接是被动的
Function name : int listen(int sockfd,int input_queue_size);
Function Parameter ：@Para1 ： sockfd-套接字描述符，指明创建连接的套接字@Para2 ： input_queue_size-该套接字使用的队列长度，指定在请求队列中允许的最大请求数（并不是并发量）
eg : listen(sockfd,20)
************************************************************/

每一个连接到服务器上，都会存一个信息，信息包括对方的 IP 、端口等；这些信息都会存到一个列表当中，这些列表能存的信息量就是有 input_queue_size 决定；
如果已经服务器接收了10个连接了，但仍然没通过 accept 进行接收，再有新的连接进来的时候，就会将其丢掉

更直白的理解应该是一个缓存大小，在一定时间内最大能承载的连接量 ；Socket 实际上是一个文件，每接收一个内容都会往文件里面写东西，如果没有用 accept 进行读取的时候，超过了文件大小的限制，则没法再往里面存内容了。而 accept 读取一个内容，则缓存会 -1

#ifdef WIN32 
#include <windows.h>
#else
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>  //close 函数对应的头文件 
#include <arpa/inet.h>
#define  closesocket  close //Linux 系统下没有 closesocket 指令，只有 close 指令 
#endif
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,char* argv[])
{unsigned short port =  8080;//默认端口号等于8080 int i;
#ifdef WIN32 //1、初始化动态链接库 WSADATA ws;//定义一个结构体对象 /*MAKEWORD定义版本号，把结构体传过去，把对动态库的引用+1 ;Windows下对动态库的引用不会反复添加，当所有程序都退出这个库的时候，才会从内存卸载 */WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&ws);//不调用的话，会导致Socket失败 
#endif//2、创建 Socket 套接字 //AF_INET是属于TCP/IP的网络通信协议，用户还可以使用其他的一些诸如蓝牙之类的协议 ；传输层是TCP Or UDP ；最后一个参数在做原始套接字的时候可能会用到 int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //对于Socket通信的步骤，每一步都必须判断是否成功，成功的判断标准就是返回值是否<0if(sock == -1){//Windows一般资源耗尽才会创建失败，一般很难失败；但Linux上的每个任务分配的（句柄数量）都是有限的 ~ 默认1024个 printf("Create Socket Failed !\r\n");return -1;		} //3、Server端需要先绑定一个端口（网络中发给相应的网卡-->IP地址-->端口，而这个对应的端口有它自己的启用程序负责响应） struct sockaddr_in sock_addr;//3.1、响应TCP协议数据 sock_addr.sin_family = AF_INET;if(argc > 1){port = atoi(argv[1]);} //3.2、大小端字节序的转换 sock_addr.sin_port = htons(port);//host to network本地字节序转换成网络字节序 （目前网络字节序都是大端字节序，WINDOWS X86体系用的都是小端字节序） //3.3、任意IP地址 sock_addr.sin_addr.s_addr = htonl(0);//3.4、把端口号、IP地址等信息绑定到当前这个端口号中 if(bind(sock,(struct sockaddr*)&sock_addr,sizeof(sock_addr))!=0)//第三个参数传输大小是因为这是一个C语言的函数，为了能实现重载，根据结构体大小不同来调用不同的处理方式 {printf("bind port %d failed !\r\n",port);//绑定端口很容易失败，这部分信息还是要打印或者调试 return -2; }printf("bind port %d success !\r\n",port);//端口这个资源当你绑定，没有把它释放 ；或者你释放掉，但这个资源没有马上被释放 ，会造成你第二次绑定还不能成功 //测试环境的时候可以频繁去绑定同一个端口，但生产环境的时候不会 //4、listen 监听端口，并且规定在没有 accept 的情况下，当前这个 sock 只能缓存 10 个客户端连接 listen(sock,10);//5、打印后关闭掉 Socket getchar();//这个获取输入可以让程序阻塞等待 closesocket(sock); //Linux Console: ulimit -n #查询单进程最大限制资源数  ulimit -n 3000 可以把最大限制资源数设置到 3000 return 0;
}

3.accept （获取用户的连接信息）

/*****************************************************************************************
Function Description : 主要用在基于连接的套接字类型，比如SOCK_STREAM和SOCK_SEQPACKET。它提取出所监听套接字的等待连接队列中第一个连接请求，创建一个新的套接字，并返回指向该套接字的文件描述符。新建立的套接字不在监听状态，原来所监听的套接字也不受该系统调用的影响
Function name : int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen);;
Function Parameter ：@Para1 ： sockfd-套接字描述符，指明获取连接的套接字@Para2 ： addr-客户端地址@Para3 ： addrlen-客户端地址
eg : int client = accept(sock,0,0);//不需要知道它的返回信息（包括IP地址那些）
*****************************************************************************************/

实际上，accept 函数中的传入形参1 – sock 接口，是只用于存储之前创建 Socket、绑定端口、监听的 Socket 文件，而调用 accept 函数所返回的 client 文件描述符，是真正用于做信息传输，和客户端进行网络通信的。

每一个客户端的连接，都会生成一个 client，而形参1的 sock是被用于各个客户端建立连接的 Socket

获取客户端的连接，创建完 Socket 后，如果不对它进行操作，则需要对它进行关闭；（因为一般每建立了连接，会把新创建的这个 Socket 扔到一个新的线程当中；简单的方案是每获取一个客户端的连接就创建一个线程，复杂方案可以创建一个线程池，每来一个客户端就分配到一个闲置的线程进行处理）

	//5、accept 获取用户的连接信息int client = accept(sock,0,0);printf("accept client %d \r\n",client);closesocket(client);getchar();//这个获取输入可以让程序阻塞等待 //6、打印后关闭掉 Socket closesocket(sock); //Linux Console: ulimit -n #查询单进程最大限制资源数  ulimit -n 3000 可以把最大限制资源数设置到 3000 return 0;