当前位置：首页 > news >正文

网络编程核心函数

news 2025/11/5 17:12:10

一、网络字节序转换函数

二、服务器端函数

三、客户端函数

四、通用文件操作函数

五、UDP 相关函数

六、文件属性调整函数

七、IO 多路复用相关函数

一、网络字节序转换函数

uint32_t htonl(uint32_t hostlong)：
- 参数：hostlong是一个 32 位的主机字节序整数。
- 功能：将 32 位整数从主机字节序转换为网络字节序。
- 返回值：转换后的网络字节序的 32 位整数。
uint16_t htons(uint16_t hostshort)：
- 参数：hostshort是一个 16 位的主机字节序整数。
- 功能：将 16 位整数从主机字节序转换为网络字节序。
- 返回值：转换后的网络字节序的 16 位整数。
uint32_t ntohl(uint32_t netlong)：
- 参数：netlong是一个 32 位的网络字节序整数。
- 功能：将 32 位整数从网络字节序转换为主机字节序。
- 返回值：转换后的主机字节序的 32 位整数。
uint16_t ntohs(uint16_t netshort)：
- 参数：netshort是一个 16 位的网络字节序整数。
- 功能：将 16 位整数从网络字节序转换为主机字节序。
- 返回值：转换后的主机字节序的 16 位整数。
in_addr_t inet_addr(const char *cp)：
- 参数：cp是一个指向表示 IP 地址的字符串的指针。
- 功能：将点分十进制的 IP 地址字符串转换为网络字节序的 IP 地址整数。
- 返回值：转换后的网络字节序的 IP 地址整数。
char *inet_ntoa(struct in_addr in)：
- 参数：in是一个in_addr结构体，包含网络字节序的 IP 地址。
- 功能：将网络字节序的 IP 地址转换为点分十进制的 IP 地址字符串。
- 返回值：指向转换后的 IP 地址字符串的指针。

二、服务器端函数

int socket(int domain, int type, int protocol)：
- 参数：
  - domain表示地址族，常见的值有PF_INET（互联网程序）和PF_UNIX（单机程序）。
  - type表示套接字类型，如SOCK_STREAM（流式套接字，对应 TCP）、SOCK_DGRAM（用户数据报套接字，对应 UDP）、SOCK_RAW（原始套接字）。
  - protocol表示协议，通常为 0 表示自动适应应用层协议。
- 功能：向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符。
- 返回值：成功返回申请的套接字 id，失败返回 -1。
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen)：
- 参数：
  - sockfd是之前通过socket函数创建的文件描述符，即套接字 id。
  - my_addr是物理接口的结构体指针，表示该接口的信息，可以是通用地址结构struct sockaddr或网络地址结构struct _sockaddr_in。
  - addrlen是参数my_addr的长度。
- 功能：如果在服务器端调用，表示将sockfd相关的文件描述符与指定的接口地址关联，用于从该接口接受数据；如果在客户端调用，表示要将数据从sockfd所在的描述符中取出并从指定的接口设备上发送出去。
- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
int listen(int sockfd, int backlog)：
- 参数：
  - sockfd是套接字 id。
  - backlog表示允许链接的个数。
- 功能：在sockfd所在的套接字上监听等待链接。
- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)：
- 参数：
  - sockfd是套接字 id。
  - addr如果为NULL，表示不论客户端是谁都接入；如果要获取客户端信息，则事先定义变量并传入变量地址，函数执行完毕将会将客户端信息存储到该变量中。
  - addrlen如果参数addr为NULL，则该值也为NULL；如果参数addr不是NULL，则应该写成len = sizeof(struct sockaddr)。
- 功能：从已经监听到的队列中取出有效的客户端链接并接入到当前程序。
- 返回值：成功返回一个用于通信的新套接字 id；从该代码之后所有通信都基于该 id，失败返回 -1。
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags)：
- 参数：
  - sockfd如果是服务器则是accept的返回值的新 fd，如果是客户端则是socket的返回值旧 fd。
  - buf是用来存储数据的本地内存，一般是数组或者动态内存。
  - len是要获取的数据长度。
  - flags是获取数据的方式，0 表示阻塞接受。
- 功能：从指定的sockfd套接字中以flags方式获取长度为len字节的数据到指定的buf内存中。
- 返回值：成功表示接受的数据长度，一般小于等于len，失败返回 -1。
close()：
- 功能：关闭指定的套接字 id。

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

sockfd：套接字描述符，指定要操作的套接字。
level：选项级别，可以是 SOL_SOCKET（套接字级别选项）等。
optname：具体的选项名称，如 SO_REUSEADDR（允许地址重用）、SO_RCVTIMEO（设置接收超时时间）等。
optval：指向包含选项值的缓冲区的指针。
optlen：选项值的长度。

主要作用

配置套接字行为：

通过设置不同的选项，可以改变套接字的各种行为特性。例如，设置 SO_REUSEADDR 和 SO_REUSEPORT 可以允许在短时间内重新使用相同的地址和端口，这在服务器快速重启或多个进程需要共享端口时非常有用。
设置接收和发送超时时间（如 SO_RCVTIMEO 和 SO_SNDTIMEO）可以防止程序在等待网络操作时无限期阻塞，提高程序的响应性和可靠性。

优化网络性能：

可以调整一些参数来优化网络性能。例如，设置缓冲区大小选项（如 SO_RCVBUF 和 SO_SNDBUF）可以控制接收和发送缓冲区的大小，从而影响数据传输的效率。

处理特殊网络需求：

根据特定的网络环境和需求，设置一些特殊的选项。比如，在某些情况下可能需要设置 IP 选项（如 IP_OPTIONS）来定制 IP 数据包的头部。

返回值和错误处理

该函数返回值为 0 表示成功设置选项，返回 -1 表示发生错误。在发生错误时，可以通过 errno 变量获取具体的错误码，常见的错误包括无效的套接字描述符、不支持的选项级别或选项名称、参数错误等。

三、客户端函数

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)：
- 参数：
  - sockfd是本地socket创建的套接子 id。
  - addr是远程目标主机的地址信息。
  - addrlen是参数addr的长度。
- 功能：该函数固定由客户端使用，表示从当前主机向目标主机发起链接请求。
- 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
int send(int sockfd, const void *msg, size_t len, int flags)：
- 参数：
  - sockfd如果是服务器则是accept的返回值新 fd，如果是客户端则是sockfd的返回值旧 fd。
  - msg是要发送的消息。
  - len是要发送的消息长度。
  - flags是消息的发送方式。
- 功能：从msg所在的内存中获取长度为len的数据以flags方式写入到sockfd对应的套接字中。
- 返回值：成功返回发送的字符长度，失败返回 -1。

四、通用文件操作函数

read()/write()：
- read()参数：
  - int fd：文件描述符。
  - void *buf：存储读取数据的缓冲区。
  - size_t count：要读取的字节数。
- write()参数：
  - int fd：文件描述符。
  - const void *buf：要写入的数据缓冲区。
  - size_t count：要写入的字节数。
- 功能：可用于操作套接字，进行文件读写操作。

五、UDP 相关函数

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen)：
- 参数：
  - sockfd是本地的套接字 id。
  - buf是本地的数据存储，一般是要发送的数据。
  - len是要发送的数据长度。
  - flags是要发送数据方式，0 表示阻塞发送。
  - dest_addr是必选，表示要发送到的目标主机信息结构体。
  - addrlen是目标地址长度。
- 功能：用于 UDP 协议中向对方发送数据。
- 返回值：成功返回发送的数据长度，失败返回 -1。
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen)：
- 参数：
  - sockfd是本地的套接字 id。
  - buf是要存储数据的内存区，一般是数组或者动态内存。
  - len是要获取的数据长度，一般是buf的大小。
  - flags是获取方式，0 阻塞。
  - src_addr可选，表示对方的地址信息结构体，如果为NULL，表示不关心对方地址。
  - addrlen对方地址信息结构体大小，如果对方地址是NULL，则该值也为NULL。
- 功能：用于 UDP 协议中获取对方发送的数据。
- 返回值：成功接收到的数据长度，失败返回 -1。

六、文件属性调整函数

int fcntl(int fd, int cmd,... /* arg */)：
- 参数：
  - fd是要调整的文件描述符。
  - cmd是要调整的文件属性宏名称。
  - ...是可变长的属性值参数。
- 功能：修改指定文件的属性信息。
- 返回值：成功时不一定，看cmd；失败返回 -1。

七、IO 多路复用相关函数

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout)：
- 参数：
  - nfds是描述符的上限值，一般是链接后描述符的最大值 + 1。
  - readfds是只读描述符集。
  - writefds是只写描述符集。
  - exceptfds是异常描述符集。以上三个参数都是fd_set *的描述符集合类型。
  - timeout是检测超时时间，如果是NULL表示一直检测不超时。
- 功能：完成指定描述符集合中有效描述符的动态检测。该函数具有阻塞等待功能，在函数执行完毕后，目标测试集合中将只保留最后有数据的描述符。
- 返回值：超时返回 0，失败返回 -1，成功返回大于 0 的值，表示监听到的事件数。
void FD_CLR(int fd, fd_set *set)：
- 参数：
  - fd是要删除的描述符编号。
  - set是描述符集合。
- 功能：将指定的set集合中编号为fd的描述符号删除。
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set)：
- 参数：
  - fd是要判断的描述符编号。
  - set是描述符集合。
- 功能：判断值为fd的描述符是否在set集合中，如果在则返回真，否则返回假。
void FD_SET(int fd, fd_set *set)：
- 参数：
  - fd是要添加的描述符编号。
  - set是描述符集合。
- 功能：将指定的fd描述符，添加到set集合中。
void FD_ZERO(fd_set *set)：
- 参数：
  - set是描述符集合。
- 功能：将指定的set集合中所有描述符删除。