accept函数_基础套接字函数入门1

想不想自己写一个简单的QQ？想不想自己写一个聊天室？想不想知道2000年的人是如何上网的？本节讲解一些基础的网络函数，带你看看，编写一个完整的TCP客户端、服务端需要掌握哪些函数？之后，我们要开发自己的QQ。

1 socket函数

// sys/socket.h
/* 使用协议__protocol在域__domain中创建一个__type类型的新套接字。 如果__protocol为零，则自动选择一个。 返回新套接字的文件描述符，或者返回-1表示错误。
*/
extern int socket (int __domain, int __type, int __protocol) __THROW;

__domain：即family，AF_INETIPv4协议，AF_INET6IPv6协议
__type：SOCK_STREAM字节流套接字，SOCK_DGRAM数据报套接字，SOCK_RAW原始套接字
__protocol：IPPROTO_TCPTCP传输协议，IPPROTO_UDPUDP传输协议

socket函数在成功时返回一个小的非负整数值，它与文件描述符类似，我们把它称为套接字描述符（socket descriptor），简称socketfd。

AF_前缀表示地址族，PF_前缀表示协议族，因为历史上曾想让一个协议族（PF）支持多个地址族（AF），用PF来创建套接字，用AF来创建套接字地址结构，然而就只是想想，没有实现。现在AF和PF的值是相等的。

// bits/socket.h
/* Protocol families.  */
#define PF_INET     2   /* IP protocol family.  */
#define PF_INET6    10  /* IP version 6.  */
/* Address families.  */
#define AF_INET     PF_INET
#define AF_INET6    PF_INET6

2 connect函数

// sys/socket.h
#define __CONST_SOCKADDR_ARG   const struct sockaddr *
extern int connect (int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len);

__fd：socket函数返回的套接字描述符
__addr：指向套接字结构地址的指针
__len：该套接字的大小

TCP客户用connect函数和TCP服务器建立连接。客户在调用connect函数前可以不调用bind函数，因为如果有需要，内核会确定本机IP地址，并选择一个临时端口作为源端口。

3 bind函数

// sys/socket.h
/* 把一个本地协议地址赋值给一个套接字 */
#define __CONST_SOCKADDR_ARG   const struct sockaddr *
extern int bind (int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len) __THROW;

对于IPv4来说，协议地址是32位的IPv4地址和16位的端口号组合。
对于IPv6来说，协议地址是128位的IPv6地址和16位的端口号组合。

绑定操作涉及3个对象：套接字，地址和端口。其中套接字是捆绑的主体，地址和端口是捆绑的客体。在套接字上绑定地址和端口表示：该地址和端口已经被套接字使用。

如果指定端口号为0，那么内核在bind被调用的时候选择一个临时端口。
如果指定IP地址是通配地址，那么内核将等到套接字已连接（TCP）或在套接字上发出数据报（UDP）时才选择一个本地IP地址。

对于IPv4来说，通配地址是0（INADDR_ANY），如果让内核帮套接字选择一个端口，那么必须注意，bind函数并不返回所选择的端口号。因为bind函数的_addr参数有const限定词，它无法返回所选的值。为了拿到内核选择的临时端口，必须调用getsockname函数来返回协议地址。

4 listen函数

// sys/socket.h
extern int listen (int __fd, int __n) __THROW;

listen函数仅有TCP服务器调用，它做两件事：

当socket函数创建一个套接字时，默认是主动套接字，listen函数将它变成被动套接字，指示内核应接受指向该套接字的连接请求。调用listen将导致套接字从CLOSED状态转换到LISTEN状态。
第二个参数__n规定了内核应该为相应套接字排队的最大连接个数。内核为任意一个监听套接字维护两个队列，一个叫未完成连接队列，一个叫已完成队列。

未完成连接队列：每个处于三次握手中的TCP连接，套接字处于SYN_RCVD状态。
已完成连接队列：每个已完成三次握手的TCP连接，套接字处于ESTABLISHED状态。

这2个队列之和不能超过__n，否则就无法新建TCP连接，这就是SYN Flood攻击的原理。

5 accept函数

// sys/socket.h
extern int accept (int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,socklen_t *__restrict __addr_len);

accept函数由TCP服务器调用，用于从已完成连接队列的队头返回下一个已完成连接。如果该队列为空，那么进程被投入睡眠。（默认套接字为阻塞方式）

参数__addr和__addr_len返回已连接的对端进程的协议地址，即返回客户端的协议地址。__addr_len是值-结果参数，返回内核存放在协议地址中实际的字节数。如果对客户端的协议地址不感兴趣，可以将指针置为NULL。

注意：如果accept成功，返回值是又内核自动生成的全新描述符，称为已连接套接字。服务端与客户通信，将用这个套接字，服务完成后，这个套接字就被关闭。 而参数__fd称为监听套接字，一个服务仅仅创建一个监听套接字。

6 close函数

// /usr/include/unistd.h
extern int close (int __fd);

close函数一般可以用来关闭套接字，并终止TCP连接。但是在并发服务器中，close函数仅仅将套接字描述符引用计数减1。所以并不能一定在TCP连接上发送FIN报文，如果想在TCP连接上发送FIN报文，可以用shutdown函数。

参考文献：《UNIX网络编程卷1：套接字联网API》