一、什麼是socket
socket可以看成是用戶進程與內核網絡協議棧的編程接口。
socket不僅可以用於本機的進程間通信，還可以用於網絡上不同主機的進程間通信。
socket API是一層抽象的網絡編程接口，適用於各種底層網絡協議，如IPv4、IPv6，以及以後要講的UNIX Domain Socket。然而，各種網絡協議的地址格式並不相同，如下圖所示：
IPv4和IPv6的地址格式定義在netinet/in.h中，IPv4地址用sockaddr_in結構體表示，包括16位端口號和32位IP地址，如下所示：
- struct sockaddr_in {
- uint8_t sin_len; /*length of structure (16)*/
- sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
- in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
- struct in_addr sin_addr; /* internet address */
- char sin_zero[8]; /* pad bytes, set to zero is ok */
- };
- struct in_addr{
- in_addr_t s_addr; /*32-bit IPV4 address*/
- };
sa_family_t是一個無符號短整型（unsigned short）。in_addr_t數據類型必須是一個至少32位的無符號整數類型，in_port_t必須是一個至少16位的無符號的整數類型。
IPv6地址用sockaddr_in6結構體表示，包括16位端口號、128位IP地址和一些控制字段。UNIX Domain Socket的地址格式定義在sys/un.h中，用sockaddr_un結構體表示。各種socket地址結構體的開頭都是相同的，前16位表示整個結構體的長度（並不是所有UNIX的實現都有長度字段，如Linux就沒有），後16位表示地址類型。IPv4、IPv6和UNIX Domain Socket的地址類型分別定義爲常數AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX。這樣，只要取得某種sockaddr結構體的首地址，不需要知道具體是哪種類型的sockaddr結構體，就可以根據地址類型字段確定結構體中的內容。因此，socket API可以接受各種類型的sockaddr結構體指針做參數，例如bind、accept、connect等函數，這些函數的參數應該設計成void *類型以便接受各種類型的指針，但是sock API的實現早於ANSI C標準化，那時還沒有void *類型，因此這些函數的參數都用struct sockaddr *類型表示，即通用地址結構，如下所示：
- struct sockaddr {
- uint8_t sa_len;
- sa_family_t sin_family;
- char sa_data[14];
- };
sin_family：指定該地址家族
sa_data：由sin_family決定它的形式。
在傳遞參數之前要強制類型轉換一下，例如：
struct sockaddr_in servaddr;
/* initialize servaddr *
/bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
二、網絡字節序
字節序
大端字節序（Big Endian)
最高有效位（MSB：Most Significant Bit）存儲於最低內存地址處，最低有效位（LSB：Lowest Significant Bit）存儲於最高內存地址處。
小端字節序（Little Endian）
最高有效位（MSB：Most Significant Bit）存儲於最高內存地址處，最低有效位（LSB：Lowest Significant Bit）存儲於最低內存地址處。
主機字節序
不同的主機有不同的字節序，如x86爲小端字節序，Motorola 6800爲大端字節序，ARM字節序是可配置的。
網絡字節序
網絡字節序規定爲大端字節序
爲使網絡程序具有可移植性，使同樣的C代碼在大端和小端計算機上編譯後都能正常運行，可以調用以下庫函數做網絡字節序和主機字節序的轉換。
- #include <arpa/inet.h>
- uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
- uint16_t htons(uint16_t hostshort);
- uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
- uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
這些函數名很好記，h表示host，n表示network，l表示32位長整數，s表示16位短整數。例如htonl表示將32位的長整數從主機字節序轉換爲網絡字節序，例如將IP地址轉換後準備發送。如果主機是小端字節序，這些函數將參數做相應的大小端轉換然後返回，如果主機是大端字節序，這些函數不做轉換，將參數原封不動地返回。
下面寫個小程序測試下主機的大小端：
- #include<stdio.h>
- #include<arpa/inet.h>
- int main(void)
- {
- unsigned int x = 0x12345678;
- unsigned char *p = (unsigned char *)&x;
- printf("%x %x %x %x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);
- unsigned int y = htonl(x);
- p = (unsigned char *)&y;
- printf("%x %x %x %x\n", p[0], p[1], p[2], p[3]);
- return 0;
- }
運行結果：
- huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
- 78 56 34 12
- 12 34 56 78
即本主機是小端字節序，而經過htonl 轉換後爲網絡字節序，即大端。
三、地址轉換函數
前面提到的 sockaddr_in 結構體中的成員struct in_addr sin_addr表示32位的IP地址。但是我們通常用點分十進制的字符串表示IP地址，以下函數可以在字符串表示和in_addr表示之間轉換。
字符串轉in_addr的函數：
- #include <arpa/inet.h>
- int inet_aton(const char *strptr, struct in_addr *addrptr);
- in_addr_t inet_addr(const char *strptr);
- int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);
in_addr轉字符串的函數：
- char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);
- const char *inet_ntop(int family, const void *addrptr, char *strptr, size_t len);
其中inet_pton和inet_ntop不僅可以轉換IPv4的in_addr，還可以轉換IPv6的in6_addr，因此函數接口是void *addrptr。
下面寫個小程序演示一下：
- #include<stdio.h>
- #include<arpa/inet.h>
- int main(void)
- {
- unsigned int addr = inet_addr("192.168.0.100"); //轉換後是網絡字節序（大端）
- printf("add=%u\n", ntohl(addr));
- struct in_addr ipaddr;
- ipaddr.s_addr = addr;
- printf("%s\n", inet_ntoa(ipaddr));
- return 0;
- }
- huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
- add=3232235620
- 192.168.0.100
注意，在打印addr的時候先轉換成主機字節序，否則輸出可能是負數。
四、套接字類型
流式套接字(SOCK_STREAM)
提供面向連接的、可靠的數據傳輸服務，數據無差錯，無重複的發送，且按發送順序接收。
數據報式套接字(SOCK_DGRAM)
提供無連接服務。不提供無錯保證，數據可能丟失或重複，並且接收順序混亂。
原始套接字（SOCK_RAW）