表示IPv4地址的结构体

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struct sockaddr_in {
  sa_family_t    sin_family;  // 地址族（Address Family）
  uint16_t       sin_port;    // 16位TCP/UDP端口号
  struct in_addr sin_addr;    // 32位IP地址
  char           sin_zero[8]; // 不使用
};

其中的struct in_addr里面为一个32位整型

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struct in_addr {
  In_addr_t s_addr; // 32位IPv4地址
};

sockaddr_in的成员分析

sin_family

地址族 含义
AF_INET IPv4网络协议中使用的地址族
AF_INET6 IPv6网络协议中使用的地址族
AF_LOCAL 本地通信中采用的UNIX协议的地址族

sin_port

保存16位端口号，且以网络字节序保存。

sin_addr

保存32位IP地址信息，也以网络字节序保存。

sin_zero

无特殊含义。方便结构体sockaddr_in的大小与sockaddr结构体保持一致。必须填充0。

sockaddr

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struct sockaddr {
  sa_family_t family;       // 地址族
  char        sa_data[14];  // 地址信息
};

字节序与网络字节序

CPU像内存保存数据的方式有2种

  • 大端序：高位字节存放到低位地址。
  • 小端序：高位字节存放到高位地址。

对于网络字节序，统一采用大端序。

字节序转换

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unsigned short htons(unsigned short);
unsigned short ntohs(unsigned short);
unsigned long  htonl(unsigned long);
unsigned long  ntohl(unsigned long);

htons中的h代表主机字（host）节序，n代表网络（network）字节序。

将字符串信息转换为网络字节序的整数型

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#include <arpa/inet.h>

// 成功时返回32位大端序整数型值，失败返回INADDR_NONE
in_adddr_t inet_addr(const char* string);

可以向该函数传递类似"xxx.xxx.xxx.xxx"十进制格式的字符串。

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#include <arpa/inet.h>

// 成功时返回1，失败返回0
int inet_aton(const char* string, struct in_addr* addr);

inet_aton函数和inet_addr函数功能完全相同，但inet_aton可以自动填入in_addr的结构体。

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#include <arpa/inet.h>

// 成功返回转换的字符串地址，失败返回-1
char* inet_ntoa(struct in_addr adr);

该函数将整数型IP地址转换为字符串格式并返回。

网络地址初始化

套接字常见的初始化方式。

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struct sockaddr_in addr;
char* serv_ip = "123.124.1.23";  // 声明IP地址字符串
char* serv_port = "9190";        // 声明端口号字符串
memset(&addr, 0, sizeof(addr));  // 将所有成员初始化为0
addr.sin_family = AF_INET;                  // 指定地址族
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(serv_ip);  // 基于字符串的IP地址初始化
addr.sin_port = htons(atoi(serv_port));     // 基于字符串的端口号初始化

INADDR_ANY

每次创建套接字都要输入IP会很繁琐，所以可以利用INADDR_ANY

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struct sockaddr_in addr;
char* serv_port = "9190";
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port = htons(atoi(serv_port));

该方式可自动获取运行服务器端的计算机IP地址。

向套接字分配网络地址

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#include <sys/socket.h>

// sockfd  要分配地址信息的套接字文件描述符
// myaddr  存有地址信息的结构体变量地址值
// addrlen 第二个结构体变量的长度
int bind(int sockfd, struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen);
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int serv_sock;
struct sockaddr_in serv_addr;
char* serv_port = "9190";

// 创建服务器端套接字（监听套接字）
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// 地址信息初始化
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serv_addr.sin_port = htons(atoi(serv_port));

// 分配地址信息
bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
...

基于UDP的数据I/O函数

由于UDP套接字不会保持连接状态，因此每次传输数据都需要添加目标地址信息。

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#include <sys/socket.h>

// sock    用于传输数据的UDP套接字文件描述符
// buff    保存待传输数据的缓冲地址值
// nbytes  待传输的数据长度，字节为单位
// flags   可选项参数，没有则传0
// to      存有目标地址信息的sockaddr结构体变量的地址值
// addrlen 传递给参数to的地址值结构体变量长度
ssize_t sendto(int sock, void* buff, size_t nbytes, 
               int flags, struct sockaddr* to, socklen_t addrken);

// from    存有发送端地址信息的sockaddr结构体变量的地址值
ssize_t recvfrom(int sock, void* buff, size_t nbytes,
                 struct sockaddr* from, socklen_t* addrlen);

断开连接的shutdown函数

shutdown函数用来关闭其中的一个流。

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#include <sys/socket.h>

// sock  需要断开的套接字文件描述符
// howto 传递断开方式信息
int shutdown(int sock, int howto);

对于第二个参数有：

  • SHUT_RD：断开输入流。
  • SHUT_WR：断开输出流。
  • SHUT_RDWR：同时断开I/O流。