1.socket簡介

BSD是實現TCP/IP協議通信的軟件系統，socket是應用編程接口，為app提供使用TCP/IP協議通信的接口。

網絡層IP提供點到點服務（IP地址標識），傳輸層TCP和UDP提供端到端的服務（端口號標識）。

2.socket地址結構

2.1 兩種socket結構

socket則需要包含了所有這些信息，IP地址，端口號等，那么socket的包含所有這些信息的數據結構和使用方式又是什么樣的呢？

有兩種socket地址包含了這些信息，一種是linux內核kernel所采用的存儲結構sockaddr, 另外一種是具有互聯網風格的sockaddr_in，這兩種格式是兼容的

//sys/socket.h
/*
 * [XSI] Structure used by kernel to store most addresses.
 */
struct sockaddr {
    __uint8_t      sa_len;        /* total length */
    sa_family_t    sa_family;    /* [XSI] address family */
    char           sa_data[14];    /* [XSI] addr value (actually larger) */
};

可以看到OS采用的這種sockaddr結構 存儲絕大部分的地址

//netinet/in.h
/*
 * Socket address, internet style.
 */
struct sockaddr_in {
    __uint8_t      sin_len;
    sa_family_t    sin_family;
    in_port_t      sin_port;
    struct         in_addr sin_addr;
    char           sin_zero[8];
};

/*
* Internet address (a structure for historical reasons)
*/
struct in_addr {
 in_addr_t s_addr;
};

sockaddr_in這種風格的數據結構便于進行（因特網）網絡通信，所以常常需要在這兩種格式間進行轉換。

2.2 兩種socket地址結構轉換

對于轉換函數htons，htonl，inet_addr，inet_aton，inet_ntoa等

2.2.1 本地->網絡

將主機字節順序轉化為網絡字節順序：htons，htonl

htons 將主機的無符號短整型數轉換成網絡字節順序，與之相反的是ntohs；
htonl 將主機的無符號長整型的網絡字節順序，與之相反的是ntohl；

IP地址，將字符串轉換為32bit的IP地址：inet_addr，inet_aton

inet_addr 將字符串轉換為32bit二進制網絡字節序的ipv4地址(in_addr) e.g."127.0.0.1"-> uint32_t, 點分形式“a.b.c.d”任何一項都不能超過255，否則返回INADDR_NONE；
inet_aton將一個字符串IP地址轉化為一個32bit的網絡序列ipv4地址, 與inet_addr的區別就是它認為“a.b.c.d”中任意一項=255都是有效地， 與之相反的是inet_ntoa；

2.2.2 網絡->本地

將網絡字節順序轉化為主機字節順序：ntohs，ntohl
IP地址，將32bit的網絡IP地址 轉換為 點分形式字符串:inet_aton

2.2.3大端序和小端序

為什么要進行這些麻煩的轉化呢？

主要原因是在進行網絡通信時候，使用的是網絡字節順序NBO（Network Byte Order），按從高位到低位的順序存儲、發送，即MSB（高位字節優先），這樣避免兼容問題；

但是在本地主機存儲的時候，卻使用的是主機字節順序HBO（Host Byte Order），這是跟具體的CPU設計相關的。

這就引出另外一個問題：大端序和小端序。

大端序 最高字節數存儲在內存地址最低位(起始位)（可以簡單理解成尾端最大（高）字節）

假如現在內存中地址位為0x10的位置處，存儲了一個4B數據0x07654321 ->

地址	內容	數的字節位
0x13	0x21
0x12	0x43
0x11	0x65
0x10	0x07	最高位

小端序最低字節數存儲在內存地址最低位(起始位)（可以簡單理解成尾端最小（低）字節）

假如現在內存中地址位為0x10的位置處，存儲了一個4B數據0x07654321 ->

地址	內容	數的字節位
0x13	0x07
0x12	0x65
0x11	0x43
0x10	0x21	最低位

判斷方法，最好只看起始位（地址低位）是最高字節數據（大端序）還是最低字節數據（小端序）。

3.編程模型

Server

步驟	內容	data structure/API	備注
1	初始化socket地址(internet風格 協議簇, IP地址, 端口號)	struct sockaddr_in	無
2	創建socket (tcp/udp, 字節流等)	socket()	無
3	綁定socket和socket地址(本地系統風格)	bind()	無
4	監聽socket(IP地址和端口)	listen()	無
5*	接收連接請求	accept()	響應客戶端連接請求connect()
6*	發送數據	send()	向連接的客戶端發送數據
7*	接收數據	recv()	接收連接的客戶端發送數據
8	關閉socket	close()	無

總結

以上是生活随笔為你收集整理的BSD socket编程学习的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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