手把手寫C++服務器(22)：Linux socket網路編程進階第一彈

前言：前面一篇文章手把手寫C++服務器(21)：Linux socket網路編程入門基礎，講解了如何建立socket連接、如何轉換/使用socket地址、如何系結/監聽/發起/接受/斷開/終止/關閉連接，socket博大精深，進階會多寫幾彈，這一講主要熟悉如何TCP、UDP讀寫以及通用資料讀寫，如何操作網路地址，socket選項設定等，進一步熟悉linux網路編程，

目錄

TCP資料讀寫：recv()、send()

UDP資料讀寫：recvfrom()、sendto()

通用資料讀寫：recvmsg()、sendmsg()

地址資訊函式：getsockname()、getpeername()

socket選項

常用選項選講：

獲取服務完整資訊：getserverbyname()、getserverbyport()

參考

TCP資料讀寫：recv()、send()

TCP是流協議，recv()和send()用于讀寫緩沖區：

#include＜sys/types.h＞
#include＜sys/socket.h＞
ssize_t recv(int sockfd,void*buf,size_t len,int flags);
ssize_t send(int sockfd,const void*buf,size_t len,int flags);

recv讀取sockfd上的資料， buf和len引數分別指定讀緩沖區的位置和大小， flags引數通常設定為0即可，

recv成功時回傳實際讀取到的資料的長度， 它可能小于我們期望的長度len， 因此我們可能要多次呼叫recv， 才能讀取到完整的資料，

send往sockfd上寫入資料， buf和len引數分別指定寫緩沖區的位置和大小， send成功時回傳實際寫入的資料的長度， 失敗則回傳-1并設定errno，

flags引數：一般設0，其他數值定義如下 MSG_OOB 傳送的資料以out-of-band 送出， MSG_DONTROUTE 取消路由表查詢 MSG_DONTWAIT 設定為不可阻斷運作 MSG_NOSIGNAL 此動作不愿被SIGPIPE 信號中斷，

UDP資料讀寫：recvfrom()、sendto()

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int sockfd, int void* buf, size_t len, int flags, struct sockaddr* src_addr, socklen_t* addrlen);
ssize_t sendto(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr* dest_addr, socklen_t addrlen);

recvfrom：用于讀取sockfd上面的資料；

sendto：往sockfd上寫入資料；

buf：緩沖區的位置

len：緩沖區大小

相比于tcp的兩個API recv()和send()，引數多了地址src_addr和地址的長度addrlen，這是因為UDP沒有連接的概念，每次讀取資料都需要獲取發送端的socket地址，

通用資料讀寫：recvmsg()、sendmsg()

通用的意思是TCP和UDP都能使用

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags);
ssize_r sendmsg(int sockfd, struct msghdr* msg, int flags);

msghdr結構的定義：

#include<sys/socket.h>
struct msghdr  { 
    void  * msg_name ;   / *  訊息的協議地址  * / 協議地址和套介面資訊，在非連接的UDP中，發送者要指定對方地址埠，接受方用于的到資料來源，如果不需要的話可以設定為NULL（在TCP或者連接的UDP中，一般設定為NULL）
    socklen_t msg_namelen ;   / *  地址的長度  * / 
    struct iovec  * msg_iov ;   / *  多io緩沖區的地址  * / 
     int  msg_iovlen ;   / *  緩沖區的個數  * / 
    void  * msg_control ;   / *  輔助資料的地址  * / 
    socklen_t msg_controllen ;   / *  輔助資料的長度  * / 
     int  msg_flags ;   / *  接收訊息的標識  * / 
} ;

地址資訊函式：getsockname()、getpeername()

#include <sys/socket.h>
int getsockname(int sockfd, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);
int getpeername(int sockfd, struct sockaddr* address, socklen_t* address_len);

getsockname()：獲取sockfd對應的本端socket地址，并將其存盤與address引數指定記憶體中，如果實際socket地址長度大于address指定記憶體中的大小，那么該socket地址將被截斷 ，

getpeername()：獲取sockfd對應的遠端socket地址，用法和getsockname類似，

socket選項

讀取和設定檔案描述符的屬性和方法，

#include <sys/socket.h>
int getsockopt(int sockfd, int level, int option_name, void* option_value, socklen_t* restrict option_len);
int setsockopt(int sockfd, int level, int option_name, const void* option_value, socklen_t* restrict option_len);

level：指定屬性，如IPv4、IPv6、TCP等

具體選項引數含義：https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/7908799/xns/getsockopt.html

#define SOL_IP 0

#define SOL_IPX 256

#define SOL_AX25 257

#define SOL_ATALK 258

#define SOL_NETROM 259

#define SOL_TCP 6

#define SOL_UDP 17

#define SOL_SOCKET 0xffff

常用選項選講：

1、SO_REUSEADDR

當TCP連接處于TIME_WAIT狀態的時候，SO_REUSEADDR來強制使用被處于TIME_WAIT狀態的連接占用的socket地址，使該地址能立即被重用，

2、SO_RCVBUF

TCP接識訓沖區大小

3、SO_SNDBUF

TCP發送緩沖區大小

4、SO_RCVLOWAT

TCP接識訓沖區低水位標記，被I/O復用系統呼叫用來判斷socket是否可寫，

5、SO_SNDLOWAT

TCP發送緩沖區低水位標記，被I/O復用系統呼叫用來判斷socket是否可寫，

6、SO_LINGER

控制close系統呼叫在關閉TCP連接時的行為

獲取服務完整資訊：getserverbyname()、getserverbyport()

#include <netdb.h>
struct servent* getserverbyname(const char* name, const char* proto);
struct servent* getserverbyport(int port, const char* proto);

getserverbyname：根據名稱獲取某個服務的完整資訊，

getserverbyport：根據埠號獲取某個服務的完整資訊，

兩個函式都是通過讀取/etc/services檔案來獲取服務資訊的，

引數name指定目標服務的名字；port指定埠號；proto指定服務型別，傳遞tcp表示獲取流服務，傳遞udp表示獲取資料報服務，傳遞NULL表示獲取所有型別的服務，

回傳servent結構體定義如下：

#include <netdb.h>
struct servent {
    char* s_name;    // 服務名稱
    char** s_aliases;// 服務別名串列
    int s_port;      // 埠號
    char* s_proto;   // 服務型別
};

參考

• https://wizardforcel.gitbooks.io/linux-c-api-ref/content/282.html
• http://www.steves-internet-guide.com/tcpip-ports-sockets/
• 《linux高性能服務器編程》
• https://www.cnblogs.com/wanpengcoder/p/11749287.html
• https://blog.csdn.net/u010020404/article/details/78918937
• https://mp.weixin.qq.com/s/EyQ_RVJcDXgGkCBC-eEkQQ
• https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/7908799/xns/getsockopt.html