C++ POSIX API超詳細分析

更新時間：2022年11月16日 13:59:25 作者：叫我莫言鴨

這篇文章主要介紹了C++ POSIXAPI的使用方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習吧

1.網絡通信

1.消息傳遞（管道、FIFO、消息隊列）

2.同步（互斥量、條件變量、讀寫鎖、文件和寫記錄鎖、信號量）

3.共享內存（匿名的和具名的）

使用TCP/IP協議通過socket完成

2.posix API

目的：實現不同系統上的源代碼的可移植性。

舉例：linux和windows都要實現基本的posix標準，linux把fork函數封裝成posix_fork（隨便說的），windows把creatprocess函數也封裝成posix_fork，都聲明在unistd.h里。這樣，程序員編寫普通應用時候，只用包含unistd.h，調用

3.POSIX網絡API

4.函數內部過程解析

4.1 socket套接字創(chuàng)建

int socket(int domain, int type, int protocol);
//參數分別是地址族、 套接字類型和協議
//AF_INET  SOCK_STREAM 可默認為0
//IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等

4.2 bind 綁定端口

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd：即socket描述字

addr:一個const struct sockaddr *指針，指向要綁定給sockfd的協議地址。

struct sockaddr_in server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 0.0.0.0 監(jiān)聽時，監(jiān)聽所有的地址
server_addr.sin_port = htons(port);

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET  協議族*/
    in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order  端口號*/
    struct in_addr sin_addr;   /* internet address  IP地址*/
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
    uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
};

通常服務器在啟動的時候都會綁定一個眾所周知的地址（如ip地址+端口號），用于提供服務，客戶就可以通過它來接連服務器；而客戶端就不用指定，有系統自動分配一個端口號和自身的ip地址組合。這就是為什么通常服務器端在listen之前會調用bind()，而客戶端就不會調用，而是在connect()時由系統隨機生成一個。但是我認為客戶端也可以綁定。

4.3 網絡字節(jié)序和主機字節(jié)序

小端：小字節(jié)放前面，大字節(jié)放后面
大端：大字節(jié)放前面，小字節(jié)放后面
轉換端口
uint16_t htons(uint16_t hostshort); //主機字節(jié)序->網絡字節(jié)序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); //網絡字節(jié)序->主機字節(jié)序
轉IP
 htonl(uint32_t hostlong);//主機字節(jié)序->網絡字節(jié)序
 ntohl(uint32_t netlong);//網絡字節(jié)序->主機字節(jié)序

4.4 listen監(jiān)聽fd

int listen(fd,size) // 無錯返回0，錯誤返回-1

服務端調用listen()后，開始監(jiān)聽網絡上發(fā)送給socket的連接請求。

也就是說，開始接收請求了。

4.5 connect發(fā)起連接請求

int connect(int sockfd, 
const struct sockaddr *serv_addr,
int socklen_t addrlen);

4.6 accept()接收請求建立連接

accept()函數只做兩件事，將連接請求從全連接隊列中取出，給該連接分配一個fd并返回。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

4.7 消息的發(fā)送和接收

read()/write()

recv()/send()

readv()/writev()

recvmsg()/sendmsg()

recvfrom()/sendto()

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); // 目的fd 消息 消息長度
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
              const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);