在Linux中,一切都是文件,除了文本文件、源文件、二进制文件等,一个硬件设备也可以被映射为一个虚拟的文件,称为设备文件。例如,stdin 称为标准输入文件,它对应的硬件设备一般是键盘,stdout 称为标准输出文件,它对应的硬件设备一般是显示器。对于所有的文件,都可以使用 read() 函数读取数据,使用 write() 函数写入数据。
“一切都是文件”的思想极大地简化了程序员的理解和操作,使得对硬件设备的处理就像普通文件一样。所有在Linux中创建的文件都有一个 int 类型的编号,称为文件描述符(File Descriptor)。使用文件时,只要知道文件描述符就可以。例如,stdin 的描述符为 0,stdout 的描述符为 1。
在Linux中,socket 也被认为是文件的一种,和普通文件的操作没有区别,所以在网络数据传输过程中自然可以使用与文件 I/O 相关的函数。可以认为,两台计算机之间的通信,实际上是两个 socket 文件的相互读写。
文件描述符有时也被称为文件句柄(File Handle),但“句柄”主要是 Windows 中术语,所以本教程中如果涉及到 Windows 平台将使用“句柄”,如果涉及到 Linux 平台将使用“描述符”。
在Linux下创建 socket
在 Linux 下使用 <sys/socket.h> 头文件中 socket() 函数来创建套接字,原型为:
int socket(int af, int type, int protocol);
1) af 为地址族(Address Family),也就是 IP 地址类型,常用的有 AF_INET 和 AF_INET6。AF 是“Address Family”的简写,INET是“Inetnet”的简写。AF_INET 表示 IPv4 地址,例如 127.0.0.1;AF_INET6 表示 IPv6 地址,例如 1030::C9B4:FF12:48AA:1A2B。
大家需要记住127.0.0.1
,它是一个特殊IP地址,表示本机地址,后面的教程会经常用到。
你也可以使用PF前缀,PF是“Protocol Family”的简写,它和AF是一样的。例如,PF_INET 等价于 AF_INET,PF_INET6 等价于 AF_INET6。
2) type 为数据传输方式,常用的有 SOCK_STREAM 和 SOCK_DGRAM,在《socket是什么意思》一节中已经进行了介绍。
3) protocol 表示传输协议,常用的有 IPPROTO_TCP 和 IPPTOTO_UDP,分别表示 TCP 传输协议和 UDP 传输协议。
有了地址类型和数据传输方式,还不足以决定采用哪种协议吗?为什么还需要第三个参数呢?
正如大家所想,一般情况下有了 af 和 type 两个参数就可以创建套接字了,操作系统会自动推演出协议类型,除非遇到这样的情况:有两种不同的协议支持同一种地址类型和数据传输类型。如果我们不指明使用哪种协议,操作系统是没办法自动推演的。
该教程使用 IPv4 地址,参数 af 的值为 PF_INET。如果使用 SOCK_STREAM 传输数据,那么满足这两个条件的协议只有 TCP,因此可以这样来调用 socket() 函数:
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); //IPPROTO_TCP表示TCP协议
这种套接字称为 TCP 套接字。
如果使用 SOCK_DGRAM 传输方式,那么满足这两个条件的协议只有 UDP,因此可以这样来调用 socket() 函数:
int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); //IPPROTO_UDP表示UDP协议
这种套接字称为 UDP 套接字。
上面两种情况都只有一种协议满足条件,可以将 protocol 的值设为 0,系统会自动推演出应该使用什么协议,如下所示:
int tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建TCP套接字 int udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建UDP套接字
后面的教程中多采用这种简化写法。
在Windows下创建socket
Windows 下也使用 socket() 函数来创建套接字,原型为:
SOCKET socket(int af, int type, int protocol);
除了返回值类型不同,其他都是相同的。Windows 不把套接字作为普通文件对待,而是返回 SOCKET 类型的句柄。请看下面的例子:
SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建TCP套接字