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【linux网络编程】套接字编程API详细介绍

news 来源：原创 2025/8/26 19:39:31

在C语言中，套接字（Socket）编程主要用于网络通信，尤其是在基于TCP/IP协议的应用程序开发中。常用的套接字编程API主要基于Berkeley Sockets（伯克利套接字）接口，这些函数通常在<sys/socket.h>和<netinet/in.h>头文件中定义。以下是对常见套接字API的详细讲解，包括函数功能、参数、返回值、涉及的结构体及其成员的含义。

1. `socket()`

功能

创建新的套接字。

函数原型

int socket(int domain, int type, int protocol);

参数

domain: 指定通信协议族（协议域）。
- 类型: int
- 常见值:
  - AF_INET（IPv4协议）
  - AF_INET6（IPv6协议）
  - AF_UNIX（本地通信）
- 含义: 定义套接字的地址格式和通信范围。
type: 指定套接字类型。
- 类型: int
- 常见值:
  - SOCK_STREAM（面向连接的TCP流）
  - SOCK_DGRAM（无连接的UDP数据报）
  - SOCK_RAW（原始套接字）
- 含义: 定义通信的语义。
protocol: 指定具体协议。
- 类型: int
- 常见值:
  - 通常为0（表示由domain和type自动选择默认协议，如TCP或UDP）
  - 特殊值（如IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP）用于显式指定协议。
- 含义: 细化协议选择。

返回值

类型: int
含义:
- 成功: 返回套接字文件描述符（非负整数）。
- 失败: 返回-1，并设置errno表示错误。

2. `bind()`

功能

将套接字绑定到特定的地址和端口。

函数原型

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数

sockfd: 要绑定的套接字文件描述符。
- 类型: int
- 含义: 由socket()创建的套接字。
addr: 指向地址结构体的指针。
- 类型: const struct sockaddr *
- 含义: 指定绑定的地址和端口。
addrlen: 地址结构体的大小。
- 类型: socklen_t（通常是unsigned int）
- 含义: addr指向的结构体长度。

返回值

类型: int
含义:
- 成功: 返回0。
- 失败: 返回-1，并设置errno。

3. `listen()`

功能

将套接字设置为监听状态，用于接受客户端连接（仅限TCP）。

函数原型

int listen(int sockfd, int backlog);

参数

sockfd: 要监听的套接字文件描述符。
- 类型: int
- 含义: 已绑定的服务器套接字。
backlog: 等待连接队列的最大长度。
- 类型: int
- 含义: 指定未完成连接的最大排队数（如5或10）。

返回值

类型: int
含义:
- 成功: 返回0。
- 失败: 返回-1，并设置errno。

4. `accept()`

功能

接受客户端连接请求，返回新的套接字用于通信（仅限TCP）。

函数原型

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

参数

sockfd: 监听的套接字文件描述符。
- 类型: int
- 含义: 已调用listen()的服务器套接字。
addr: 客户端地址信息。
- 类型: struct sockaddr *
- 含义: 用于存储连接的客户端地址（通常转换为struct sockaddr_in）。
addrlen: 地址结构体的长度。
- 类型: socklen_t *
- 含义: 传入时为addr的大小，函数返回时为实际地址长度。

返回值

类型: int
含义:
- 成功: 返回新的套接字文件描述符，用于与客户端通信。
- 失败: 返回-1，并设置errno。

5. `connect()`

功能

发起与服务器的连接（用于客户端）。

函数原型

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参数

sockfd: 客户端套接字文件描述符。
- 类型: int
- 含义: 由socket()创建的套接字。
addr: 目标服务器地址。
- 类型: const struct sockaddr *
- 含义: 指定服务器的地址和端口。
addrlen: 地址结构体的长度。
- 类型: socklen_t
- 含义: addr的大小。

返回值

类型: int
含义:
- 成功: 返回0。
- 失败: 返回-1，并设置errno。

6. `send()` 和 `recv()`

功能

send(): 发送数据。
recv(): 接收数据。

函数原型

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

参数

sockfd: 套接字文件描述符。
- 类型: int
- 含义: 已连接的套接字。
buf: 数据缓冲区。
- 类型: const void *（send）或void *（recv）
- 含义: 发送或接收的数据存储位置。
len: 数据长度。
- 类型: size_t
- 含义: 要发送或接收的字节数。
flags: 操作标志。
- 类型: int
- 常见值:
  - 0（默认行为）
  - MSG_DONTWAIT（非阻塞）
- 含义: 修改发送/接收行为。

返回值

类型: ssize_t
含义:
- 成功: 返回实际发送/接收的字节数。
- 失败: 返回-1，并设置errno。

7. `close()`

功能

关闭套接字。

函数原型

int close(int sockfd);

参数

sockfd: 要关闭的套接字文件描述符。
- 类型: int
- 含义: 由socket()或accept()返回的描述符。

返回值

类型: int
含义:
- 成功: 返回0。
- 失败: 返回-1，并设置errno。

总结

以下是常用套接字API的快速参考表：

函数	功能	返回值类型	主要结构体
`socket()`	创建套接字	`int`	无
`bind()`	绑定地址	`int`	`sockaddr`, `sockaddr_in`
`listen()`	开始监听	`int`	无
`accept()`	接受连接	`int`	`sockaddr`, `sockaddr_in`
`connect()`	发起连接	`int`	`sockaddr`, `sockaddr_in`
`send()`	发送数据	`ssize_t`	无
`recv()`	接收数据	`ssize_t`	无
`close()`	关闭套接字	`int`	无

这些API是C语言网络编程的核心，配合结构体（如struct sockaddr_in）使用，可以实现基本的客户端-服务器通信。需要注意网络字节序（htons, ntohs, htonl, ntohl）和错误处理（errno）的使用。

1. socket()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

2. bind()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

3. listen()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

4. accept()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

5. connect()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

6. send() 和 recv()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

7. close()

功能

函数原型

参数

返回值

相关结构体

总结

相关文章：

1. `socket()`

2. `bind()`

3. `listen()`

4. `accept()`

5. `connect()`

6. `send()` 和 `recv()`

7. `close()`