【socket编程06】使用bind()和connect()函数

  声明&＃xff1a;本博客所转《socket编程》系列教程来自C语言中文网&＃xff0c;本文地址使用bind()和connect()函数&＃xff0c;本文仅供学习交流&＃xff0c;更多内容请支持原创&＃xff01;

socket() 函数用来创建套接字&＃xff0c;确定套接字的各种属性&＃xff0c;然后服务器端要用 bind() 函数将套接字与特定的IP地址和端口绑定起来&＃xff0c;只有这样&＃xff0c;流经该IP地址和端口的数据才能交给套接字处理&＃xff1b;而客户端要用 connect() 函数建立连接。

bind() 函数

bind() 函数的原型为&＃xff1a;

int bind(int sock, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); //Linux
int bind(SOCKET sock, const struct sockaddr *addr, int addrlen); //Windows


下面以Linux为例进行讲解&＃xff0c;Windows与此类似。

sock 为 socket 文件描述符&＃xff0c;addr 为 sockaddr 结构体变量的指针&＃xff0c;addrlen 为 addr 变量的大小&＃xff0c;可由 sizeof() 计算得出。

下面的代码&＃xff0c;将创建的套接字与IP地址 127.0.0.1、端口 1234 绑定&＃xff1a;

//创建套接字
int serv_sock &＃61; socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);//创建sockaddr_in结构体变量
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每个字节都用0填充
serv_addr.sin_family &＃61; AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr &＃61; inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_addr.sin_port &＃61; htons(1234); //端口//将套接字和IP、端口绑定
bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));


这里我们使用 sockaddr_in 结构体&＃xff0c;然后再强制转换为 sockaddr 类型&＃xff0c;后边会讲解为什么这样做。
sockaddr_in 结构体
接下来不妨先看一下 sockaddr_in 结构体&＃xff0c;它的成员变量如下&＃xff1a;

struct sockaddr_in{sa_family_t sin_family; //地址族&＃xff08;Address Family&＃xff09;&＃xff0c;也就是地址类型uint16_t sin_port; //16位的端口号struct in_addr sin_addr; //32位IP地址char sin_zero[8]; //不使用&＃xff0c;一般用0填充
};


1. sin_family 和 socket() 的第一个参数的含义相同&＃xff0c;取值也要保持一致。

2. sin_prot 为端口号。uint16_t 的长度为两个字节&＃xff0c;理论上端口号的取值范围为 0~65536&＃xff0c;但 0~1023 的端口一般由系统分配给特定的服务程序&＃xff0c;例如 Web 服务的端口号为 80&＃xff0c;FTP 服务的端口号为 21&＃xff0c;所以我们的程序要尽量在 1024~65536 之间分配端口号。

端口号需要用 htons() 函数转换&＃xff0c;后面会讲解为什么。

3. sin_addr 是 struct in_addr 结构体类型的变量&＃xff0c;下面会详细讲解。

4. sin_zero[8] 是多余的8个字节&＃xff0c;没有用&＃xff0c;一般使用 memset() 函数填充为 0。上面的代码中&＃xff0c;先用 memset() 将结构体的全部字节填充为 0&＃xff0c;再给前3个成员赋值&＃xff0c;剩下的 sin_zero 自然就是 0 了。

in_addr 结构体
sockaddr_in 的第3个成员是 in_addr 类型的结构体&＃xff0c;该结构体只包含一个成员&＃xff0c;如下所示&＃xff1a;

struct in_addr{in_addr_t s_addr; //32位的IP地址
};


in_addr_t 在头文件 中定义&＃xff0c;等价于 unsigned long&＃xff0c;长度为4个字节。也就是说&＃xff0c;s_addr 是一个整数&＃xff0c;而IP地址是一个字符串&＃xff0c;所以需要 inet_addr() 函数进行转换&＃xff0c;例如&＃xff1a;

unsigned long ip &＃61; inet_addr("127.0.0.1");
printf("%ld\n", ip);


运行结果&＃xff1a;
16777343

为什么要搞这么复杂&＃xff0c;结构体中嵌套结构体&＃xff0c;而不用 sockaddr_in 的一个成员变量来指明IP地址呢&＃xff1f;socket() 函数的第一个参数已经指明了地址类型&＃xff0c;为什么在 sockaddr_in 结构体中还要再说明一次呢&＃xff0c;这不是啰嗦吗&＃xff1f;

这些繁琐的细节确实给初学者带来了一定的障碍&＃xff0c;我想&＃xff0c;这或许是历史原因吧&＃xff0c;后面的接口总要兼容前面的代码。各位读者一定要有耐心&＃xff0c;暂时不理解没有关系&＃xff0c;根据教程中的代码“照猫画虎”即可&＃xff0c;时间久了自然会接受。

为什么使用 sockaddr_in 而不使用 sockaddr
bind() 第二个参数的类型为 sockaddr&＃xff0c;而代码中却使用 sockaddr_in&＃xff0c;然后再强制转换为 sockaddr&＃xff0c;这是为什么呢&＃xff1f;

sockaddr 结构体的定义如下&＃xff1a;

struct sockaddr{sa_family_t sin_family; //地址族&＃xff08;Address Family&＃xff09;&＃xff0c;也就是地址类型char sa_data[14]; //IP地址和端口号
};


下图是 sockaddr 与 sockaddr_in 的对比&＃xff08;括号中的数字表示所占用的字节数&＃xff09;&＃xff1a;

sockaddr 和 sockaddr_in 的长度相同&＃xff0c;都是16字节&＃xff0c;只是将IP地址和端口号合并到一起&＃xff0c;用一个成员 sa_data 表示。要想给 sa_data 赋值&＃xff0c;必须同时指明IP地址和端口号&＃xff0c;例如”127.0.0.1:80“&＃xff0c;遗憾的是&＃xff0c;没有相关函数将这个字符串转换成需要的形式&＃xff0c;也就很难给 sockaddr 类型的变量赋值&＃xff0c;所以使用 sockaddr_in 来代替。这两个结构体的长度相同&＃xff0c;强制转换类型时不会丢失字节&＃xff0c;也没有多余的字节。

可以认为&＃xff0c;sockaddr 是一种通用的结构体&＃xff0c;可以用来保存多种类型的IP地址和端口号&＃xff0c;而 sockaddr_in 是专门用来保存 IPv4 地址的结构体。另外还有 sockaddr_in6&＃xff0c;用来保存 IPv6 地址&＃xff0c;它的定义如下&＃xff1a;

struct sockaddr_in6 { sa_family_t sin6_family; //(2)地址类型&＃xff0c;取值为AF_INET6in_port_t sin6_port; //(2)16位端口号uint32_t sin6_flowinfo; //(4)IPv6流信息struct in6_addr sin6_addr; //(4)具体的IPv6地址uint32_t sin6_scope_id; //(4)接口范围ID
};


正是由于通用结构体 sockaddr 使用不便&＃xff0c;才针对不同的地址类型定义了不同的结构体。

connect() 函数

connect() 函数用来建立连接&＃xff0c;它的原型为&＃xff1a;

int connect(int sock, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen); //Linux
int connect(SOCKET sock, const struct sockaddr *serv_addr, int addrlen); //Windows


各个参数的说明和 bind() 相同&＃xff0c;不再赘述。