1、socket() 函數：創建套接字
Linux 中的一切都是文件，每個文件都有一個整數類型的文件描述符；socket 也是一個文件，也有文件描述符。使用 socket() 函數創建套接字以後，返回值就是一個 int 類型的文件描述符。
在 Linux 下使用 <sys/socket.h> 頭文件中 socket() 函數來創建套接字，原型爲：
int socket(int af, int type, int protocol);
1) af 爲地址族（Address Family），也就是 IP 地址類型，常用的有 AF_INET 和 AF_INET6。AF 是“Address Family”的簡寫，INET是“Inetnet”的簡寫。AF_INET 表示 IPv4 地址，例如 127.0.0.1；AF_INET6 表示 IPv6 地址，例如 1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B。
大家需要記住127.0.0.1，它是一個特殊IP地址，表示本機地址，後面的教程會經常用到。
你也可以使用 PF 前綴，PF 是“Protocol Family”的簡寫，它和 AF 是一樣的。例如，PF_INET 等價於 AF_INET，PF_INET6 等價於 AF_INET6。
2) type 爲數據傳輸方式/套接字類型，常用的有 SOCK_STREAM（流格式套接字/面向連接的套接字） 和 SOCK_DGRAM（數據報套接字/無連接的套接字）。
3) protocol 表示傳輸協議，常用的有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP，分別表示 TCP 傳輸協議和 UDP 傳輸協議。
有了地址類型和數據傳輸方式，還不足以決定採用哪種協議嗎？爲什麼還需要第三個參數呢？
正如大家所想，一般情況下有了 af 和 type 兩個參數就可以創建套接字了，操作系統會自動推演出協議類型，除非遇到這樣的情況：有兩種不同的協議支持同一種地址類型和數據傳輸類型。如果我們不指明使用哪種協議，操作系統是沒辦法自動推演的。
本教程使用 IPv4 地址，參數 af 的值爲 PF_INET。如果使用 SOCK_STREAM 傳輸數據，那麼滿足這兩個條件的協議只有 TCP，因此可以這樣來調用 socket() 函數：
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); //IPPROTO_TCP表示TCP協議
這種套接字稱爲 TCP 套接字。
如果使用 SOCK_DGRAM 傳輸方式，那麼滿足這兩個條件的協議只有 UDP，因此可以這樣來調用 socket() 函數：
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); //IPPROTO_UDP表示UDP協議
這種套接字稱爲 UDP 套接字。
上面兩種情況都只有一種協議滿足條件，可以將 protocol 的值設爲 0，系統會自動推演出應該使用什麼協議，如下所示：
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //創建TCP套接字
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創建UDP套接字
後面的教程中多采用這種簡化寫法。
2、bind()和connect()函數：綁定套接字並建立連接
socket() 函數用來創建套接字，確定套接字的各種屬性，然後服務器端要用 bind() 函數將套接字與特定的 IP 地址和端口綁定起來，只有這樣，流經該 IP 地址和端口的數據才能交給套接字處理。類似地，客戶端也要用 connect() 函數建立連接。
2.1 bind() 函數
bind() 函數的原型爲：
int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sock 爲 socket 文件描述符，addr 爲 sockaddr 結構體變量的指針，addrlen 爲 addr 變量的大小，可由 sizeof() 計算得出。
下面的代碼，將創建的套接字與IP地址 127.0.0.1、端口 1234 綁定：
//創建套接字
int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
//創建sockaddr_in結構體變量
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每個字節都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具體的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口
//將套接字和IP、端口綁定
bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
這裏我們使用 sockaddr_in 結構體，然後再強制轉換爲 sockaddr 類型，後邊會講解爲什麼這樣做。
sockaddr_in 結構體
接下來不妨先看一下 sockaddr_in 結構體，它的成員變量如下：
struct sockaddr_in{
sa_family_t sin_family; //地址族（Address Family），也就是地址類型
uint16_t sin_port; //16位的端口號
struct in_addr sin_addr; //32位IP地址
char sin_zero[8]; //不使用，一般用0填充
};
1) sin_family 和 socket() 的第一個參數的含義相同，取值也要保持一致。
2) sin_prot 爲端口號。uint16_t 的長度爲兩個字節，理論上端口號的取值範圍爲 0~65536，但 0~1023 的端口一般由系統分配給特定的服務程序，例如 Web 服務的端口號爲 80，FTP 服務的端口號爲 21，所以我們的程序要儘量在 1024~65536 之間分配端口號。
端口號需要用 htons() 函數轉換，後面會講解爲什麼。
3) sin_addr 是 struct in_addr 結構體類型的變量，下面會詳細講解。
4) sin_zero[8] 是多餘的8個字節，沒有用，一般使用 memset() 函數填充爲 0。上面的代碼中，先用 memset() 將結構體的全部字節填充爲 0，再給前3個成員賦值，剩下的 sin_zero 自然就是 0 了。
in_addr 結構體
sockaddr_in 的第3個成員是 in_addr 類型的結構體，該結構體只包含一個成員，如下所示：
struct in_addr{
in_addr_t s_addr; //32位的IP地址
};
in_addr_t 在頭文件 <netinet/in.h> 中定義，等價於 unsigned long，長度爲4個字節。也就是說，s_addr 是一個整數，而IP地址是一個字符串，所以需要 inet_addr() 函數進行轉換，例如：
unsigned long ip = inet_addr("127.0.0.1");
printf("%ld\n", ip);
運行結果：16777343
爲什麼要搞這麼複雜，結構體中嵌套結構體，而不用 sockaddr_in 的一個成員變量來指明IP地址呢？socket() 函數的第一個參數已經指明瞭地址類型，爲什麼在 sockaddr_in 結構體中還要再說明一次呢，這不是囉嗦嗎？
這些繁瑣的細節確實給初學者帶來了一定的障礙，我想，這或許是歷史原因吧，後面的接口總要兼容前面的代碼。各位讀者一定要有耐心，暫時不理解沒有關係，根據教程中的代碼“照貓畫虎”即可，時間久了自然會接受。
爲什麼使用 sockaddr_in 而不使用 sockaddr
bind() 第二個參數的類型爲 sockaddr，而代碼中卻使用 sockaddr_in，然後再強制轉換爲 sockaddr，這是爲什麼呢？
sockaddr 結構體的定義如下：
struct sockaddr{
sa_family_t sin_family; //地址族（Address Family），也就是地址類型
char sa_data[14]; //IP地址和端口號
};
下圖是 sockaddr 與 sockaddr_in 的對比（括號中的數字表示所佔用的字節數）：
sockaddr 和 sockaddr_in 的長度相同，都是16字節，只是將IP地址和端口號合併到一起，用一個成員 sa_data 表示。要想給 sa_data 賦值，必須同時指明IP地址和端口號，例如”127.0.0.1:80“，遺憾的是，沒有相關函數將這個字符串轉換成需要的形式，也就很難給 sockaddr 類型的變量賦值，所以使用 sockaddr_in 來代替。這兩個結構體的長度相同，強制轉換類型時不會丟失字節，也沒有多餘的字節。
可以認爲，sockaddr 是一種通用的結構體，可以用來保存多種類型的IP地址和端口號，而 sockaddr_in 是專門用來保存 IPv4 地址的結構體。另外還有 sockaddr_in6，用來保存 IPv6 地址，它的定義如下：
struct sockaddr_in6 {
sa_family_t sin6_family; //(2)地址類型，取值爲AF_INET6
in_port_t sin6_port; //(2)16位端口號
uint32_t sin6_flowinfo; //(4)IPv6流信息
struct in6_addr sin6_addr; //(4)具體的IPv6地址
uint32_t sin6_scope_id; //(4)接口範圍ID
};
正是由於通用結構體 sockaddr 使用不便，才針對不同的地址類型定義了不同的結構體。
2.2 connect() 函數
connect() 函數用來建立連接，它的原型爲：
int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);
各個參數的說明和 bind() 相同，不再贅述。
3、listen()和accept()函數：讓套接字進入監聽狀態並響應客戶端請求
對於服務器端程序，使用 bind() 綁定套接字後，還需要使用 listen() 函數讓套接字進入被動監聽狀態，再調用 accept() 函數，就可以隨時響應客戶端的請求了。
3.1 listen() 函數
通過 listen() 函數可以讓套接字進入被動監聽狀態，它的原型爲：
int listen(int sock, int backlog);
sock 爲需要進入監聽狀態的套接字，backlog 爲請求隊列的最大長度。
所謂被動監聽，是指當沒有客戶端請求時，套接字處於“睡眠”狀態，只有當接收到客戶端請求時，套接字纔會被“喚醒”來響應請求。
請求隊列
當套接字正在處理客戶端請求時，如果有新的請求進來，套接字是沒法處理的，只能把它放進緩衝區，待當前請求處理完畢後，再從緩衝區中讀取出來處理。如果不斷有新的請求進來，它們就按照先後順序在緩衝區中排隊，直到緩衝區滿。這個緩衝區，就稱爲請求隊列（Request Queue）。
緩衝區的長度（能存放多少個客戶端請求）可以通過 listen() 函數的 backlog 參數指定，但究竟爲多少並沒有什麼標準，可以根據你的需求來定，併發量小的話可以是10或者20。
如果將 backlog 的值設置爲 SOMAXCONN，就由系統來決定請求隊列長度，這個值一般比較大，可能是幾百，或者更多。
當請求隊列滿時，就不再接收新的請求，對於 Linux，客戶端會收到 ECONNREFUSED 錯誤，對於 Windows，客戶端會收到 WSAECONNREFUSED 錯誤。
注意：listen() 只是讓套接字處於監聽狀態，並沒有接收請求。接收請求需要使用 accept() 函數。
3.2 accept() 函數
當套接字處於監聽狀態時，可以通過 accept() 函數來接收客戶端請求。它的原型爲：
int accept(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
它的參數與 listen() 和 connect() 是相同的：sock 爲服務器端套接字，addr 爲 sockaddr_in 結構體變量，addrlen 爲參數 addr 的長度，可由 sizeof() 求得。
accept() 返回一個新的套接字來和客戶端通信，addr 保存了客戶端的IP地址和端口號，而 sock 是服務器端的套接字，大家注意區分。後面和客戶端通信時，要使用這個新生成的套接字，而不是原來服務器端的套接字。
最後需要說明的是：listen() 只是讓套接字進入監聽狀態，並沒有真正接收客戶端請求，listen() 後面的代碼會繼續執行，直到遇到 accept()。accept() 會阻塞程序執行（後面代碼不能被執行），直到有新的請求到來。
4、write()/read()：發送數據和接收數據
Linux 不區分套接字文件和普通文件，使用 write() 可以向套接字中寫入數據，使用 read() 可以從套接字中讀取數據。
前面我們說過，兩臺計算機之間的通信相當於兩個套接字之間的通信，在服務器端用 write() 向套接字寫入數據，客戶端就能收到，然後再使用 read() 從套接字中讀取出來，就完成了一次通信。
write() 的原型爲：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
fd 爲要寫入的文件的描述符，buf 爲要寫入的數據的緩衝區地址，nbytes 爲要寫入的數據的字節數。
size_t 是通過 typedef 聲明的 unsigned int 類型；ssize_t 在 "size_t" 前面加了一個"s"，代表 signed，即 ssize_t 是通過 typedef 聲明的 signed int 類型。
write() 函數會將緩衝區 buf 中的 nbytes 個字節寫入文件 fd，成功則返回寫入的字節數，失敗則返回 -1。
read() 的原型爲：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
fd 爲要讀取的文件的描述符，buf 爲要接收數據的緩衝區地址，nbytes 爲要讀取的數據的字節數。
read() 函數會從 fd 文件中讀取 nbytes 個字節並保存到緩衝區 buf，成功則返回讀取到的字節數（但遇到文件結尾則返回0），失敗則返回 -1。