在刚开始学习网络套接字编程时，接触到了socket这个词。我们在以前学到Linux的时候了解到Linux下一切皆文件，并大致分为普通文件、目录文件、连接文件、设备和设备文件、管道。而套接字呢是用来实现网上的进程间的通信的，所以套接字也是文件。在TCP/IP协议中，IP地址和端口号唯一标识网络中的一个唯一进程，IP地址和端口号就是套接字。
网络中要实现通信，少不了数据的传输。所以这里就引入了网络字节序的概念。 在前边的学习中，我们接触到大端和小端的概念。小端：数据的地位在低地址，高位在高地址；大端：数据的低位在高地址，高位在低地址。网络数据流同样也有大端和小端之分。网络数据流先发出的是低地址，后发出的是高地址。TCP/IP规定，网络数据流采用大端字节序，即就是低位在高地址。我们之所以会说到大端和小端？是因为，网络通信的时候必须知道端口号，如果发送端是大端字节序，接收端是小端字节序，那么最后看到的端口号就是不正确的端口号，所以，我们必须将端口号在发送端和接收端之间转换成统一的字节序形式。
为使网络程序具有可移植性,使同样的C代码在大端和小端计算机上编译后都能正常运行,可以调用以下库函数做网络字节序和主机字节序的转换。
这些函数名很好记，h表示host(主机)，n表示network(网络)，l表示32位长整数(即long类型)，s表示16位短整数(即short类型)。例如htonl表示将32位的长整数从主机字节序转换为网络字节序，例如将IP地址转换后准备发送。如果主机是小端字节序,这些函数将参数做相应的大小端转换然后返回，如果主机是大端字节序,这些函数不做转换,将参数原封不动地返回。
socket API是一层抽象的网络编程接口，适用于各种底层网络协议，如IPv4、 IPv6。然而，各种网络协议的地址格式并不相同,如下图示：
IPv4和IPv6的地址格式定义在netinet/in.h中，IPv4地址用sockaddr_in结构体表中,包括16位端口号和32位IP地址。
这个函数就是用来创建套接字的。
其中，domain是表示建立的socket类型，参数如下：
至于type则是表示的是数据报传输还是字节流传输，参数如下：
最后呢protocol则表示创建的方式，一般缺省为0。
这个函数用来绑定服务器的ip地址与端口号。
其中，参数sockfd表示的是服务器的套接字——也就是socket函数的返回结果。
而参数addr表示的是socket服务器的地址内容，结构体内的变量则去填写ip地址与端口号。
而sockaddr_in这个结构体成员则是如下所示：
这里呢我需要介绍一些对IP地址进行操作的函数：
其中呢我主要介绍一下inet_addr和inet_ntoa这两个，前者是将字符串表示的ip地址转成点分十进制表示的ip地址，而后者则是将一个点分十进制的ip地址转成一个字符串。
至于最后的addrlen则表示的是传入的addr的长度，可用sizeof得到。
这个函数是用来设置sockfd套接字为监听状态的，用来监听客户端的连接。
其中sockfd表示要被设置的套接字，而backlog表示的是服务器链接达到最大的数量之后，还可以放到等待队列的链接个数，所以一般不要设太大。
一般呢这个函数用于客户端，用来请求对服务器的连接。
其中呢参数sockfd表示的表示的是要链接到服务器的客户端套接字；参数addr表示的是服务器的地址与端口号；参数addrlen表示的是addr的大小一般使用sizeof得到。
服务器：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> static void usage(const char* proc) { printf("Usage: %s [local_ip] [local_port]\n", proc); } int startup(const char* _ip, int _port)//建立监听套接字 { int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//创建一个socket if(sock < 0){ perror("socket"); exit(2); } //为网络协议地址赋值 struct sockaddr_in local; local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(_port); local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip); if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){//绑定ip与端口到套接字上面 perror("bind"); exit(3); } if(listen(sock, 5)){//设置监听套接字，5表示监听的最大个数 perror("listen"); exit(4); } return sock; } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 3){ usage(argv[0]); exit(1); } int server_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2])); while(1){ struct sockaddr_in client_addr; socklen_t len = sizeof(client_addr); int client_sock = accept(server_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);//获取连接并保存连接到的客户端地址 if(client_sock < 0){ perror("accept"); continue; } printf("IP is %s, Port is %d\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), htons(client_addr.sin_port));//打印连接到的ip地址和端口号 char buf[1024]; while(1){ int ret = read(client_sock, buf, sizeof(buf)-1);//服务器是先读后写，fd表示的是收到的客户端文件描述符 if(ret < 0){ perror("read"); exit(5); }else if(ret == 0){ printf("client quit\n"); close(client_sock); break; }else{ buf[ret] = 0; printf("client #:%s\n", buf); write(client_sock, buf, strlen(buf)); //读完之后将读到的数据再次返回写给客户端 } } close(client_sock); } close(server_sock); return 0; } 客户端： #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<netinet/in.h> void usage(const char* proc) { printf("Usage: %s [local_ip] [local_port]\n", proc); } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 3){ usage(argv[0]); exit(1); } //客户端不用绑定ip与端口号，因为是多对一的 int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sock < 0){ perror("socket"); exit(2); } struct sockaddr_in local; local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(atoi(argv[2])); local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); if(connect(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){用connect函数请求连接到服务器 perror("connect"); exit(3); } printf("connect success!\n"); char buf[1024]; while(1){ printf("client #:");//开始通信，客户端是先写后读 fflush(stdout); int ret = read(0, buf, sizeof(buf)-1);//从标准输入中读取数据 if(ret <= 0){ perror("read"); exit(4); }else{ buf[ret-1] = 0; write(sock, buf, strlen(buf)); } ret = read(sock, buf, sizeof(buf)-1);//再从套接字中读取数据 if(ret < 0){ perror("read"); exit(5); }else if(ret == 0){ printf("server quit\n"); break; }else{ buf[ret] = 0; printf("server #:%s\n", buf); } } close(sock); return 0; } 我们在实现了上面的代码后运行一下：如果不加上ip地址和端口号，就会报错
那么现在加上端口号和ip地址去运行：
先运行tcp_server，然后等待tcp_client的运行
运行tcp_client，然后就会看到连接成功
此时服务器端就会打印出客户端的ip地址和端口号。
然后客户端输入nihao，那么服务器端也会显示nihao。
在上面呢我们实现了一个单进程TCP通信，但是呢现实生活中不可能就一个进程进行通信的，而在这之前我们也提到过多进程的概念以及多进程的编写，所以呢在这里我们也实现一下多进程TCP通信。
服务器端：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> static void usage(const char* proc) { printf("Usage: %s [local_ip] [local_port]\n", proc); } int startup(const char* _ip, int _port) { int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sock < 0){ perror("socket"); exit(2); } //为网络协议地址赋值 struct sockaddr_in local; local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(_port);//htons就是将host主机转换为net网络中的，而s代表short，l则代表long local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip); if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){ perror("bind"); exit(3); } if(listen(sock, 5)){//5表示监听的最大个数 perror("listen"); exit(4); } return sock; } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 3){ usage(argv[0]); exit(1); } int server_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2])); while(1){ struct sockaddr_in client_addr; socklen_t len = sizeof(client_addr); int client_sock = accept(server_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &len); if(client_sock < 0){ perror("accept"); continue; } printf("IP is %s, Port is %d\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), htons(client_addr.sin_port)); pid_t id = fork();//调用fork实现多进程 if(id == 0){//child close(server_sock); if(fork() > 0){ } char buf[1024]; while(1){ ssize_t s = read(client_sock, buf, sizeof(buf)-1); if(s > 0){ buf[s]=0; printf("client #: %s\n", buf); }else if(s == 0){ printf("client quit\n"); break; }else{ perror("read"); exit(5); } } close(client_sock); }else{//father close(client_sock); while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG)); continue; } } return 0; }客户端： #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<netinet/in.h> void usage(const char* proc) { printf("Usage: %s [local_ip] [local_port]\n", proc); } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 3){ usage(argv[0]); exit(1); } int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sock < 0){ perror("socket"); exit(2); } struct sockaddr_in local; local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(atoi(argv[2])); local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); if(connect(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){ perror("connect"); exit(3); } printf("connect success!\n"); char buf[1024]; while(1){ printf("client #:"); fflush(stdout); int ret = read(0, buf, sizeof(buf)-1); if(ret <= 0){ perror("read"); exit(4); }else{ buf[ret-1] = 0; write(sock, buf, strlen(buf)); } ret = read(sock, buf, sizeof(buf)-1); if(ret < 0){ perror("read"); exit(5); }else if(ret == 0){ printf("server quit\n"); break; }else{ buf[ret] = 0; printf("server #:%s\n", buf); } } close(sock); return 0; }多进程的特点就在于调用fork()函数处理了一下，让子进程去走，而父进程一直等待。服务器端可以创建多个子进程去处理客户端发来的信息。当每次收到一个新的客户端的连接请求的时候，我们就会fork()出一个子进程，父进程用于等待子进程，子进程用于执行 读客户端发的数据 的操作。细心的你可能会发现，我们在子进程读取信息之前还进行了一次fork()，这是为什么呢？其实，我们用子进程fork()出一个孙子进程，终止掉儿子进程，儿子进程被它的父进程回收，此时的孙子进程就是一个孤儿进程，被1号进程领养。这样做的目的就是，不要让儿子进程等待孙子进程太久而消耗太多的系统资源。
另外，这里还涉及到父进程关闭通信套接字，子进程关闭监听套接字。这是因为，父进程是来监听的，不需要通信，子进程是读取信息的，不需要监听。
这里呢运行结果我就不显示了，如果有兴趣你可以自己去试一下。
上面已经提到了多进程，那么这里我们就不得不提到多线程了。以前的学习中我们知道线程是系统内部的一个执行流，是在进程的地址空间中运行的。而进程是程序的一次动态执行过程，系统中进程过多的话会增加系统的负担，所以就有了多线程的通信。
服务器端：
#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<arpa/inet.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<pthread.h> static void usage(const char* proc) { printf("Usage: %s [local_ip] [local_port]\n", proc); } int startup(const char* _ip, int _port) { int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sock < 0){ perror("socket"); exit(2); } struct sockaddr_in local; local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(_port);//htons就是将host主机转换为net网络中的，而s代表short，l则代表long local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip); if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){ perror("bind"); exit(3); } if(listen(sock, 5)){//5表示监听的最大个数 perror("listen"); exit(4); } return sock; } void* thread_handler(void* arg)//为每一个线程执行客户端的读写 { int sock = (int)arg; printf("sock:%d\n", sock); char buf[1024]; while(1){ ssize_t s = read(sock, buf,sizeof(buf)-1); if(s > 0){ buf[s]=0; printf("client #: %s\n", buf); if(write(sock, buf, sizeof(buf)-1) < 0){ break; } }else if(s == 0){ printf("client quit\n"); break; }else{ perror("read"); break; } } close(sock); } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 3){ usage(argv[0]); exit(1); } int server_sock = startup(argv[1],atoi(argv[2])); while(1){ struct sockaddr_in client_addr; socklen_t len = sizeof(client_addr); int client_sock = accept(server_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &len); if(client_sock < 0){ perror("accept"); continue; } printf("IP is %s, Port is %d\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), htons(client_addr.sin_port)); pthread_t tid; int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_handler, (void*)(client_sock));//创建一个新线程来执行客户端的读写操作 if(ret < 0){ perror("pthread_create"); exit(5); } pthread_detach(tid);//设置线程状态为分离状态，这样主线程不用去等待，可以继续执行循环 } close(server_sock); return 0; } 客户端： #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<netinet/in.h> void usage(const char* proc) { printf("Usage: %s [local_ip] [local_port]\n", proc); } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 3){ usage(argv[0]); exit(1); } int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sock < 0){ perror("socket"); exit(2); } struct sockaddr_in local; local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(atoi(argv[2])); local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); if(connect(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){ perror("connect"); exit(3); } printf("connect success!\n"); char buf[1024]; while(1){ printf("client #:"); fflush(stdout); int ret = read(0, buf, sizeof(buf)-1); if(ret <= 0){ perror("read"); exit(4); }else{ buf[ret-1] = 0; write(sock, buf, strlen(buf)); } ret = read(sock, buf, sizeof(buf)-1); if(ret < 0){ perror("read"); exit(5); }else if(ret == 0){ printf("server quit\n"); break; }else{ buf[ret] = 0; printf("server #:%s\n", buf); } } close(sock); return 0; }多线程呢就是在主线程中创建出一个新线程，新线程的执行函数是读取信息。类似于上边的多进程间的通信，我们可以将新的线程进行分离，分离之后的线程就不需要主线程去等待，而是由操作系统区回收。（这里我们不可以join新线程，如果这样做的话，主线程还是需要花费很长的时间去等待，所以，新的线程还是由系统去回收）
这里呢我们来模拟一种情形：先运行server，再运行client，client给server发数据，然后ctrl+c终止调server，立即再次启动server，会出现什么现象呢？
我们可以看到Address already is in use。
这是什么原因呢？服务器终止程序，服务器就是主动发起断开连接请求的一方，根据TCP的3次握手4次挥手协议（如果有些不清楚请点击这里查看tcp协议的三次握手与四次挥手），主动发起连接断开请求的一方，最后必须等待2MSL的时间确认客户端是否收到自己的确认信息。这里，我们立即运行server的时候，server还是在TIME_WAIT状态，所以bind的时候就会出现地址已经被占用。
解决方法：socket之后，bind之前，加语句 int opt = 1; setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)); 就是为了处理这个问题。
其中的sock就是socket函数创建套接字的返回值。
