本文介紹了在Linux環境下的socket編程常用函數用法及socket編程的一般規則和客戶/伺服器模型的編程應注意的事項和常遇問題的解決方法，並舉了具體代碼實例。要理解本文所談的技術問題需要讀者具有一定C語言的編程經驗和TCP/IP方面的基本知識。要實習本文的示例，需要Linux下的gcc編譯平台支持。
Socket定義
網路的Socket數據傳輸是一種特殊的I/O，Socket也是一種文件描述符。Socket也具有一個類似於打開文件的函數調用—Socket()，該函數返回一個整型的Socket描述符，隨後的連接建立、數據傳輸等操作都是通過該Socket實現的。常用的Socket類型有兩種：流式Socket—SOCK_STREAM和數據報式Socket—SOCK_DGRAM。流式是一種面向連接的Socket，針對於面向連接的TCP服務應用；數據報式Socket是一種無連接的Socket，對應於無連接的UDP服務應用。
Socket編程相關數據類型定義
計算機數據存儲有兩種位元組優先順序：高位位元組優先和低位位元組優先。Internet上數據以高位位元組優先順序在網路上傳輸，所以對於在內部是以低位位元組優 先方式存儲數據的機器，在Internet上傳輸數據時就需要進行轉換。
我們要討論的第一個結構類型是：struct sockaddr，該類型是用來保存socket信息的：
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; /* 地址族， AF_xxx */
char sa_data[14]; /* 14 位元組的協議地址 */ };
sa_family一般為AF_INET；sa_data則包含該socket的IP地址和埠號。
另外還有一種結構類型：
struct sockaddr_in {
short int sin_family; /* 地址族 */
unsigned short int sin_port; /* 埠號 */
struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */
unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0 以保持與struct sockaddr同樣大
小 */
};
這個結構使用更為方便。sin_zero(它用來將sockaddr_in結構填充到與struct sockaddr同樣的長度)應該用bzero()或memset()函數將其置為零。指向sockaddr_in 的指針和指向sockaddr的指針可以相互轉換，這意味著如果一個函數所需參數類型是sockaddr時，你可以在函數調用的時候將一個指向sockaddr_in的指針轉換為指向sockaddr的指針；或者相反。sin_family通常被賦AF_INET；sin_port和sin_addr應該轉換成為網路位元組優先順序；而sin_addr則不需要轉換。
我們下面討論幾個位元組順序轉換函數：
htons()--"Host to Network Short" ; htonl()--"Host to Network Long"
ntohs()--"Network to Host Short" ; ntohl()--"Network to Host Long"
在這裡， h表示"host" ，n表示"network"，s 表示"short"，l表示 "long" 。
打開socket 描述符、建立綁定並建立連接
socket函數原型為：
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain參數指定socket的類型：SOCK_STREAM 或SOCK_DGRAM；protocol通常賦值「0」。Socket()調用返回一個整型socket描述符，你可以在後面的調用使用它。
一旦通過socket調用返回一個socket描述符，你應該將該socket與你本機上的一個埠相關聯（往往當你在設計伺服器端程序時需要調用該函數。隨後你就可以在該埠監聽服務請求;而客戶端一般無須調用該函數）。 Bind函數原型為 ：
int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);
Sockfd是一個socket描述符，my_addr是一個指向包含有本機IP地址及埠號等信息的sockaddr類型的指針;addrlen常被設置為sizeof(struct sockaddr)。
最後，對於bind 函數要說明的一點是，你可以用下面的賦值實現自動獲得本機IP地址和隨機獲取一個沒有被佔用的埠號：
my_addr.sin_port = 0; /* 系統隨機選擇一個未被使用的埠號 */
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本機IP地址 */
通過將my_addr.sin_port置為0，函數會自動為你選擇一個未佔用的埠來使用。同樣，通過將my_addr.sin_addr.s_addr置為INADDR_ANY，系統會自動填入本機IP地址。Bind()函數在成功被調用時返回0；遇到錯誤時返回「-1」並將errno置為相應的錯誤號。另外要注意的是，當調用函數時，一般不要將埠號置為小於1024的值，因為1~1024是保留埠號，你可以使用大於1024中任何一個沒有被佔用的埠號。
Connect()函數用來與遠端伺服器建立一個TCP連接，其函數原型為：
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
Sockfd是目的伺服器的sockt描述符；serv_addr是包含目的機IP地址和埠號的指針。遇到錯誤時返回-1，並且errno中包含相應的錯誤碼。進行客戶端程序設計無須調用bind()，因為這種情況下只需知道目的機器的IP地址，而客戶通過哪個埠與伺服器建立連接並不需要關心，內核會自動選擇一個未被佔用的埠供客戶端來使用。
Listen()——監聽是否有服務請求
在伺服器端程序中，當socket與某一埠捆綁以後，就需要監聽該埠，以便對到達的服務請求加以處理。
int listen(int sockfd， int backlog);
Sockfd是Socket系統調用返回的socket 描述符；backlog指定在請求隊列中允許的最大請求數，進入的連接請求將在隊列中等待accept()它們（參考下文）
。Backlog對隊列中等待服務的請求的數目進行了限制，大多數系統預設值為20。
當listen遇到錯誤時返回-1，errno被置為相應的錯誤碼。
故伺服器端程序通常按下列順序進行函數調用：
socket(); bind(); listen(); /* accept() goes here */
accept()——連接埠的服務請求。
當某個客戶端試圖與伺服器監聽的埠連接時，該連接請求將排隊等待伺服器accept()它。通過調用accept()函數為其建立一個連接，accept()函數將返回一個新的socket描述符，來供這個新連接來使用。而伺服器可以繼續在以前的那個 socket上監聽，同時可以在新的socket描述符上進行數據send()（發送）和recv()（接收）操作：
int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
sockfd是被監聽的socket描述符，addr通常是一個指向sockaddr_in變數的指針，該變數用來存放提出連接請求服務的主機的信息（某台主機從某個埠發出該請求）；addrten通常為一個指向值為sizeof(struct sockaddr_in)的整型指針變數。錯誤發生時返回一個-1並且設置相應的errno值。
Send()和recv()——數據傳輸
這兩個函數是用於面向連接的socket上進行數據傳輸。
Send()函數原型為：
int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);
Sockfd是你想用來傳輸數據的socket描述符，msg是一個指向要發送數據的指針。
Len是以位元組為單位的數據的長度。flags一般情況下置為0（關於該參數的用法可參照man手冊）。
char *msg = "Beej was here!"; int len， bytes_sent; ... ...
len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); ... ...
Send()函數返回實際上發送出的位元組數，可能會少於你希望發送的數據。所以需要對send()的返回值進行測量。當send()返回值與len不匹配時，應該對這種情況進行處理。
recv()函數原型為：
int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);
Sockfd是接受數據的socket描述符；buf 是存放接收數據的緩衝區；len是緩衝的長度。Flags也被置為0。Recv()返回實際上接收的位元組數，或當出現錯誤時，返回-1並置相應的errno值。
Sendto()和recvfrom()——利用數據報方式進行數據傳輸
在無連接的數據報socket方式下，由於本地socket並沒有與遠端機器建立連接，所以在發送數據時應指明目的地址，sendto()函數原型為：
int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,
const struct sockaddr *to, int tolen);
該函數比send()函數多了兩個參數，to表示目地機的IP地址和埠號信息，而tolen常常被賦值為sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函數也返回實際發送的數據位元組長度或在出現發送錯誤時返回-1。
Recvfrom()函數原型為：
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);
from是一個struct sockaddr類型的變數，該變數保存源機的IP地址及埠號。fromlen常置為sizeof (struct sockaddr)。當recvfrom()返回時，fromlen包含實際存入from中的數據位元組數。Recvfrom()函數返回接收到的位元組數或當出現錯誤時返回-1，並置相應的errno。
應注意的一點是，當你對於數據報socket調用了connect()函數時，你也可以利用send()和recv()進行數據傳輸，但該socket仍然是數據報socket，並且利用傳輸層的UDP服務。但在發送或接收數據報時，內核會自動為之加上目地和源地址信息。
Close()和shutdown()——結束數據傳輸
當所有的數據操作結束以後，你可以調用close()函數來釋放該socket，從而停止在該socket上的任何數據操作：close(sockfd);
你也可以調用shutdown()函數來關閉該socket。該函數允許你只停止在某個方向上的數據傳輸，而一個方向上的數據傳輸繼續進行。如你可以關閉某socket的寫操作而允許繼續在該socket上接受數據，直至讀入所有數據。
int shutdown(int sockfd,int how);
Sockfd的含義是顯而易見的，而參數 how可以設為下列值：
·0-------不允許繼續接收數據
·1-------不允許繼續發送數據
·2-------不允許繼續發送和接收數據，均為允許則調用close ()
shutdown在操作成功時返回0，在出現錯誤時返回-1（並置相應errno）。
DNS——域名服務相關函數
由於IP地址難以記憶和讀寫，所以為了讀寫記憶方便，人們常常用域名來表示主機，這就需要進行域名和IP地址的轉換。函數gethostbyname()就是完成這種轉換的，函數原型為：
struct hostent *gethostbyname(const char *name);
函數返回一種名為hosten的結構類型，它的定義如下：
struct hostent {
char *h_name; /* 主機的官方域名 */
char **h_aliases; /* 一個以NULL結尾的主機別名數組 */
int h_addrtype; /* 返回的地址類型，在Internet環境下為AF-INET */
int h_length; /*地址的位元組長度 */
char **h_addr_list; /* 一個以0結尾的數組，包含該主機的所有地址*/
};
#define h_addr h_addr_list[0] /*在h-addr-list中的第一個地址*/
當 gethostname()調用成功時，返回指向struct hosten的指針，當調用失敗時返回-1。當調用gethostbyname時，你不能使用perror()函數來輸出錯誤信息，而應該使用herror()函數來輸出。
面向連接的客戶/伺服器代碼實例
這個伺服器通過一個連接向客戶發送字元串"Hello，world! "。只要在伺服器上運行該伺服器軟體，在客戶端運行客戶軟體，客戶端就會收到該字元串。
該伺服器軟體代碼見程序1：
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include errno.h
#include string.h
#include sys/types.h
#include netinet/in.h
#include sys/socket.h
#include sys/wait.h
#define MYPORT 3490 /*伺服器監聽埠號 */
#define BACKLOG 10 /* 最大同時連接請求數 */
main()
{
intsock fd,new_fd; /* 監聽socket: sock_fd,數據傳輸socket: new_fd *
/
struct sockaddr_in my_addr; /* 本機地址信息 */
struct sockaddr_in their_addr; /* 客戶地址信息 */
n_size;
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { /*錯誤檢測
*/
perror("socket"); exit(1); }
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_port=htons(MYPORT);
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockad
dr))
== -1) {/*錯誤檢測*/
perror("bind"); exit(1); }
if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) {/*錯誤檢測*/
perror("listen"); exit(1); }
while(1) { /* main accept() loop */
sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr,
&sin_size)) == -1) {
perror("accept"); continue; }
printf("server: got connection from %s ",
inet_ntoa(their_addr.sin_addr));
if (!fork()) { /* 子進程代碼段 */
if (send(new_fd, "Hello, world! ", 14, 0) == -1)
perror("send"); close(new_fd); exit(0); }
close(new_fd); /* 父進程不再需要該socket */
waitpid(-1,NULL,WNOHANG) > 0 /*等待子進程結束，清除子進程所佔用資源
*/
}
}
（程序1）
伺服器首先創建一個Socket，然後將該Socket與本地地址/埠號捆綁，成功之後就在相應的socket上監聽，當accpet捕捉到一個連接服務請求時，就生成一個新的socket，並通過這個新的socket向客戶端發送字元串"Hello，world! "，
然後關閉該socket。
fork()函數生成一個子進程來處理數據傳輸部分，fork()語句對於子進程返回的值為0。所以包含fork函數的if語句是子進程代碼部分，它與if語句後面的父進程代碼部分是併發執行的。
客戶端軟體代碼部分見程序2：
#includestdio.h
#include stdlib.h
#include errno.h
#include string.h
#include netdb.h
#include sys/types.h
#include netinet/in.h
#include sys/socket.h
#define PORT 3490
#define MAXDATASIZE 100 /*每次最大數據傳輸量 */
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd, numbytes;
char buf[MAXDATASIZE];
struct hostent *he;
struct sockaddr_in their_addr;
if (argc != 2) {
fprintf(stderr,"usage: client hostname "); exit(1); }
if((he=gethostbyname(argv[1]))==NULL) {
herror("gethostbyname"); exit(1); }
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket"); exit(1); }
their_addr.sin_family=AF_INET;
their_addr.sin_port=htons(PORT);
their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);
bzero(&(their_addr.sin_zero),8);
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr,
sizeof(struct sockaddr)) == -1) {/*錯誤檢測*/
perror("connect"); exit(1); }
if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) {
perror("recv"); exit(1); }
buf[numbytes] = \;
printf("Received: %s",buf);
close(sockfd);
return 0;
}
（程序2）
客戶端代碼相對來說要簡單一些，首先通過伺服器域名獲得其IP地址，然後創建一個socket，調用connect函數與伺服器建立連接，連接成功之後接收從伺服器發送過來的數據，最後關閉socket，結束程序。
無連接的客戶/伺服器程序的在原理上和連接的客戶/伺服器是一樣的，兩者的區別在於無連接的客戶/伺服器中的客戶一般不需要建立連接，而且在發送接收數據時，需要指定遠端機的地址。
關於阻塞(blocking)的概念和select()函數
當伺服器運行到accept語句時，而沒有客戶連接服務請求到來，那麼會發生什麼情況?這時伺服器就會停止在accept語句上等待連接服務請求的到來；同樣，當程序運行到接收數據語句時，如果沒有數據可以讀取，則程序同樣會停止在接收語句上。這種情況稱為blocking。但如果你希望伺服器僅僅注意檢查是否有客戶在等待連接，有就接受連接;否則就繼續做其他事情，則可以通過將Socke設置為非阻塞方式來實現:非阻塞socket在沒有客戶在等待時就使accept調用立即返回 。
#include unistd.h
#include fcntl.h
. . . . ； sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
fcntl(sockfd,F_SETFL,O_NONBLOCK)； . . . . .
通過設置socket為非阻塞方式，可以實現「輪詢」若干Socket。當企圖從一個沒有數據等待處理的非阻塞Socket讀入數據時，函數將立即返回，並且返回值置為-1，並且errno置為EWOULDBLOCK。但是這種「輪詢」會使CPU處於忙等待方式，從而降低性能。考慮到這種情況，假設你希望伺服器監聽連接服務請求的同時 從已經建立的連接讀取數據，你也許會想到用一個accept語句和多個recv()語句，但是由於accept及recv都是會阻塞的，所以這個想法顯然不會成功。
調用非阻塞的socket會大大地浪費系統資源。而調用select()會有效地解決這個問題，它允許你把進程本身掛起來，而同時使系統內核監聽所要求的一組文件描述符的任何活動，只要確認在任何被監控的文件描述符上出現活動，select()調用將返回指示該文件描述符已準備好的信息，從而實現了為進程選出隨機的變化，而不必由進程本身對輸入進行測試而浪費CPU開銷。Select函數原型為:
int select(int numfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds，fd_set *ex
ceptfds,struct timeval *timeout);
其中readfds、writefds、exceptfds分別是被select()監視的讀、寫和異常處理的文件描述符集合。如果你希望確定是否可以從標準輸入和某個socket描述符讀取數據，你只需要將標準輸入的文件描述符0和相應的sockdtfd加入到readfds集合中；numfds的值是需要檢查的號碼最高的文件描述符加1，這個例子中numfds的值應為sockfd+1；當select返回時，readfds將被修改，指示某個文件描述符已經準備被讀取，你可以通過FD_ISSSET()來測試。為了實現fd_set中對應的文描述符的設置、複位和測試，它提供了一組宏：
FD_ZERO(fd_set *set)----清除一個文件描述符集；
FD_SET(int fd,fd_set *set)----將一個文件描述符加入文件描述符集中；
FD_CLR(int fd,fd_set *set)----將一個文件描述符從文件描述符集中清除 ；
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)----試判斷是否文件描述符被置位。
Timeout參數是一個指向struct timeval類型的指針，它可以使select()在等待timeout長時間后沒有文件描述符準備好即返回。struct timeval數據結構為：
struct timeval {
int tv_sec; /* seconds */
int tv_usec; /* microseconds */
};
我們通過程序3來說明：
#include sys/time.h
#include sys/types.h
#include unistd.h
#define STDIN 0 /*標準輸入文件描述符*/
main()
{
struct timeval tv;
fd_set readfds;
tv.tv_sec = 2;
tv.tv_usec = 500000;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(STDIN,&readfds);
/* 這裡不關心寫文件和異常處理文件描述符集合 */
select(STDIN+1， &readfds， NULL， NULL， &tv);
if (FD_ISSET(STDIN， &readfds)) printf("A key was pressed! ");
else printf("Timed out. ");
}
（程序3）
select()在被監視埠等待2.5秒鐘以後，就從select返回
