浅谈 TCP socket_后端知识库

一、概述

Socket 用来实现应用的通信，是应用非常广的一个 api，今天就来揭开它的神秘面纱。

二、流程图

总体流程图

三、客户端

3.1 引入头文件

#include <winsock2.h>

3.2 初始化 `socket` 的 `DLL`

WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData

3.3 创建套接字

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

domain 是协议域，包括
- AF_INET 对应 ipv4
- AF_INET6 对应 ipv6
type 是连接类型
- SOCK_STREAM，提供面向连接的稳定数据传输，即 TCP 协议。
- SOCK_DGRAM，提供的是数据报 (datagram)，使用 UDP 协议。
protocol，一般设为 0，内核会自动匹配。

3.4 存储服务器信息

客户端要去连接服务器，所以应该存储服务器的 IP 地址和端口号。

这边已经在 netinet/in.h 帮我们实现了一个结构体 struct sockaddr_in 来存储服务器信息。

作为函数参数时强制转换为 sockaddr。

struct sockaddr_in {
    short   sin_family;   // 必须为 AF_INET,因为是 IPv4;
    unsigned short   sin_port;    // 存储 port No
    struct in_addr   sin_addr;    // 存储 IP地址
    char             sin_zero[8];  
};

网络的字节顺序为大端法，我们要想正确通信，就必须统一格式。

那么什么是大小端呢？

大端是高位字节存在低地址中，小端是低位字节存在低地址中。

因此如果本地端口格式是小端要转为大端。

htons(PORT)就是将本机的字节序转化为网络的字节序。

3.5 连接服务器

int connect(SOCKET sockfd, const struct sockaddr *serv_addr,socklen_t addrlen)

SOCKET sockfd，本地的 socket
const struct sockaddr *serv_addr，将 SOCKADDR_IN 的对象转为 sockaddr 指针
socklen_t address_len 就是 sockaddr 的大小

3.6 收发消息

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

SOCKET sockfd，本地的 socket 描述字
const void *buf，字符串指针，数据缓冲区
size_t len，接受的长度
int flags，通常从设为 0

3.7 断开

int PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);

关闭套接字

二、服务器

2.1 创建服务器套接字

2.2 存储服务器信息

2.3 bind 绑定

将服务器套接字与服务器信息绑定在一起

int bind(SOCKET socket, const struct sockaddr* address, socklen_t address_len);

SOCKET socket: 服务器本地的 socket
const struct sockaddr *address: 将 SOCKADDR_IN 的对象转为 sockaddr 指针
socklen_t address_len: 是 sockaddr 的大小

2.4 监听

int listen(SOCKET sockfd, int backlog)

listen() 函数可以让套接字进入被动监听状态

sockfd 为需要进入监听状态的套接字，backlog 为请求队列的最大长度。

所谓被动监听，是指当没有客户端请求时，套接字就会处于睡眠状态，只有当接收到客户端请求时，套接字才会被唤醒来响应请求。

2.5 accept

用 accept 来接受客户端的请求，这时候会产生一个新的套接字，记重点，新的，之后的通信全部用这个新的套接字，原来的套接字还在监听客户端的请求。

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

SOCKET sockfd，服务器本地的 socket
struct sockaddr *addr，用于存储客户端的 IP 和端口号等
socklen_t address_len，描述 addr 的大小

注意这边的 accept 是会阻塞的，那么什么是阻塞，就是如果没有接收到，那么我就会一直等在这边，比如我们刚学 c 语言的 scanf 函数的时候，它就会阻塞到那里等待用户输入。

包括 send 和 recv 也是会阻塞的。

2.6 新套接字用来收发信息

2.7 关闭套接字

三、参考资料

1.简单的聊天室实现（上）：通信-SOCKET

2. TCP Socket Programming 學習筆記

3. 使用listen()和accept()函数

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