编程套接字

目录

1. 基础概念
2. Socket API详解
3. UDP编程
4. TCP编程
5. 地址转换函数
6. TCP vs UDP
7. 总结

基础概念

IP地址与端口号

• IP地址：标识网络中的一台主机（如 192.168.1.1）。
• 端口号：2字节整数（0-65535），标识主机上的进程。
  示例：QQ消息需通过IP地址发送到目标机器，再通过端口号区分具体进程。

网络字节序

• 大端字节序：高位字节存储在低地址（网络传输标准）。
• 小端字节序：高位字节存储在高地址（常见于x86架构）。
• 转换函数：

  #include <arpa/inet.h>
  uint32_t htonl(uint32_t hostlong);  // 主机转网络（32位）
  uint16_t htons(uint16_t hostshort); // 主机转网络（16位）
  

TCP与UDP协议对比

Socket API详解

核心函数

int socket(int domain, int type, int protocol); // 创建socket
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); // 绑定端口
int listen(int sockfd, int backlog);            // 监听连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); // 接受连接
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); // 建立连接

关键数据结构

• sockaddr：通用地址结构，需强制转换为具体类型（如 sockaddr_in）。
• sockaddr_in（IPv4）：

  struct sockaddr_in {
      sa_family_t sin_family; // 地址类型（AF_INET）
      in_port_t sin_port;     // 端口号（16位）
      struct in_addr sin_addr; // IP地址（32位）
  };
  

UDP编程

服务器实现（C++示例）

// 创建UDP Socket并绑定端口
UdpSocket sock;
sock.Socket();
sock.Bind("0.0.0.0", 8888);

// 接收数据
std::string req, client_ip;
uint16_t client_port;
sock.RecvFrom(&req, &client_ip, &client_port);

// 发送响应
std::string resp = "Hello from server!";
sock.SendTo(resp, client_ip, client_port);

客户端实现

UdpClient client("127.0.0.1", 8888);
client.SendTo("Hello from client!");
std::string resp;
client.RecvFrom(&resp);

TCP编程

单线程服务器

TcpServer server("0.0.0.0", 9999);
server.Start([](const std::string& req, std::string* resp) {
    *resp = "Response: " + req;
});

多进程版本

// 父进程处理连接请求后fork子进程
int ret = fork();
if (ret == 0) {
    // 子进程处理数据读写
    ProcessRequest(new_sock);
    exit(0);
}

多线程版本

pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, ThreadEntry, arg); // 创建线程处理请求
pthread_detach(tid); // 分离线程

地址转换函数

• 字符串转IP：inet_aton("127.0.0.1", &addr.sin_addr);
• IP转字符串：char* ip_str = inet_ntoa(addr.sin_addr);
• 注意：inet_ntoa 非线程安全，推荐使用 inet_ntop。

TCP vs UDP

三次握手与四次挥手

• 三次握手：
  1. 客户端发送SYN
  2. 服务端回复SYN-ACK
  3. 客户端发送ACK
• 四次挥手：
  1. 客户端发送FIN
  2. 服务端回复ACK
  3. 服务端发送FIN
  4. 客户端回复ACK

适用场景

• TCP：需可靠传输的场景（如HTTP、FTP）。
• UDP：低延迟、可容忍丢包（如直播、VoIP）。

总结

• TCP 提供可靠连接，适合需要数据完整性的场景。
• UDP 轻量高效，适合实时性要求高的场景。