【Socket网络编程】12. send()、recv()、sendto() 和 recvfrom() 函数解析

send()recv()sendto()recvfrom()函数解析

一般情况下,send()recv()在TCP协议下使用,sendto()recvfrom()在UDP协议下使用,也可以在TCP协议下使用,不过用的很少。

1、send()

这里只描述同步socket的send()函数的执行流程。

s:套接字 | buf:存储发送数据 | len:发送数据长度

当调用该函数时,send()先比较待发送数据的长度len套接字s的发送缓冲的长度

  • 如果len大于套接字s的发送缓冲区的长度,该函数返回SOCKET_ERROR
  • 如果len小于或者等于套接字s的发送缓冲区的长度,那么send()先检查协议是否正在发送套接字s的发送缓冲中的数据,如果是就等待协议把数据发送完;
  • 如果协议还没有开始发送套接字s的发送缓冲中的数据或者套接字s的发送缓冲中没有数据,那么send就比较套接字s的发送缓冲区的剩余空间和len
  • 如果len大于剩余空间大小,send()就一直等待协议把套接字s的发送缓冲中的数据发送完;
  • 如果len小于剩余空间大小,send()就仅仅把buf中的数据copy到剩余空间里。
注意:并不是send()套接字s的发送缓冲中的数据传到连接的另一端的,而是协议传的,send()仅仅是把buf中的数据copy到套接字s的发送缓冲区的剩余空间里。
  • 如果send()函数copy数据成功,就返回实际copy的字节数;
  • 如果send()在copy数据时出现错误,那么send()就返回SOCKET_ERROR
  • 如果send()在等待协议传送数据时网络断开的话,那么send()函数也返回SOCKET_ERROR

要注意send()函数把buf中的数据成功copy到套接字s的发送缓冲的剩余空间里后它就返回了,但是此时这些数据并不一定马上被传到连接的另一端。
如果协议在后续的传送过程中出现网络错误的话,那么下一个Socket函数就会返回SOCKET_ERROR
(每一个除send()外的Socket函数在执行的最开始总要先等待套接字的发送缓冲中的数据被协议传送完毕才能继续,如果在等待时出现网络错误,那么该Socket函数就返回SOCKET_ERROR

注意:在Unix系统下,如果send()在等待协议传送数据时网络断开的话,调用send()的进程会接收到一个SIGPIPE信号,进程对该信号的默认处理是进程终止。

2、recv()

这里只描述同步Socket的recv函数的执行流程。

s:套接字 | buf:存储发送数据 | len:发送数据长度

当应用程序调用recv()函数时,recv()先等待s的发送缓冲中的数据被协议传送完毕,如果协议在传送套接字s的发送缓冲中的数据时出现网络错误,那么recv()函数返回SOCKET_ERROR

如果s的发送缓冲中没有数据或者数据被协议成功发送完毕后,recv()先检查套接字s的接收缓冲区,如果套接字s接收缓冲区中没有数据或者协议正在接收数据,那么recv()就一直等待,只到 协议把数据接收完毕。

当协议把数据接收完毕,recv()函数就把s的接收缓冲中的数据copy到buf中(注意协议接收到的数据可能大于buf的长度,所以在这种情况下要调用几次recv()函数才能把s的接收缓冲中的数据copy完。recv()函数仅仅是copy数据,真正的接收数据是协议来完成的),recv()函数返回其实际copy的字节数。如果recv()在copy时出错,那么它返回SOCKET_ERROR;如果recv()函数在等待协议接收数据时网络中断了,那么它返回0

注意:在Unix系统下,如果recv()函数在等待协议接收数据时网络断开了,那么调用recv()的进程会接收到一个SIGPIPE信号,进程对该信号的默认处理是进程终止。

3、sendto() & recvfrom()

在无连接的数据报socket方式下,由于本地socket并没有与远端机器建立连接,所以在发送数据时应指明目的地址,sendto()函数原型为:

int sendto(
    int sockfd,
    const void *msg,
    int len,
    unsigned int flags,
    const struct sockaddr *to,
    int tolen
);

该函数比send()函数多了两个参数,to表示目地机的IP地址端口号信息,而tolen常常被赋值为sizeof(struct sockaddr)sendto() 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回 -1

recvfrom()的情况与sendto()类似,也需要目的地址,函数原型为:

int recvfrom(
    int sockfd,
    void *buf,
    int len,
    unsigned int lags,
    struct sockaddr *from,
    int *fromlen
);  

from是一个struct sockaddr类型的变量,该变量保存源机的IP地址端口号fromlen常置为sizeof(struct sockaddr)。当recvfrom()返回时,fromlen包含实际存入from中的数据字节数。recvfrom()函数返回接收到的字节数或当出现错误时返回 -1,并置相应的errno

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第一章 概论 .................................................................................................................. 1 1.1 网络的历史................................................................. ...................................... 1 1.2 OSI 模型........................................................................................................... 3 1.3 Internet 体系模型.............................................................................................. 4 1.4 客户/服务器模型............................................................................................... 5 1.4 UNIX 的历史 ................................................................................................... 7 1.4.1 Unix 诞生前的故事 ................................................................................. 7 1.4.2 UNIX 的诞生.......................................................................................... 8 1.4.3 1979 – UNIX 第七版 ............................................................................. 10 1.4.4 UNIX 仅仅是历史吗?............................................................................. 11 1.5 Linux 的发展.................................................................................................. 11 1.5.1 Linux 的发展历史 .................................................................................. 12 1.5.2 什么叫 GNU? ...................................................................................... 12 1.5.3 Linux 的特色 ........................................................................................ 13 1.5.4 硬件需求............................................................................................... 14 1.5.5 Linux 可用的软件 ................................................................................. 14 1.5.6 为什么选择 Linux ? ............................................................................ 15 1.6 Linux 和 Unix 的发展 .................................................................................... 15 第二章 UNIX/Linux 模型...............................................................................................17 2.1 UNIX/Linux 基本结构.......................................................................................17 2.2 输入和输出......................................................................................................19 2.2.1 UNIX/Linux 文件系统简介 ......................................................................19 2.2.2 流和标准 I/O 库......................................................................................20 2.3 进程 ................................................................................................................21 第三章 进程控制 ..........................................................................................................22 3.1 进程的建立与运行 ...........................................................................................22 3.1.1 进程的概念 ............................................................................................22 3.1.2 进程的建立 ............................................................................................22 3.1.3 进程的运行 ............................................................................................24 3.1.4 数据和文件描述符的继承 .......................................................................29 3.2 进程的控制操作...............................................................................................31 3.2.1 进程的终止 ............................................................................................31 3.2.2 进程的同步 ............................................................................................32 3.2.3 进程终止的特殊情况 ..............................................................................33 3.2.4 进程控制的实例 .....................................................................................33 3.3 进程的属性......................................................................................................38 3.3.1 进程标识符 ............................................................................................38 3.3.2 进程的组标识符 .....................................................................................39 3.3.3 进程环境................................................................................................40 3.3.4 进程的当前目录 .....................................................................................42 3.3.5 进程的有效标识符..................................................................................43 3.3.6 进程的资源 ............................................................................................44 3.3.7 进程的优先级.........................................................................................45 3.4 守护进程 .........................................................................................................46 3.4.1 简介.......................................................................................................46 3.4.2 守护进程的启动 ............................................................................................46 3.4.3 守护进程的错误输出 ..............................................................................46 3.4.4 守护进程的建立 .....................................................................................48 3.5 本章小结 .........................................................................................................49 第四章 进程间通信.......................................................................................................50 4.1 进程间通信的一些基本概念 .............................................................................50 4.2 信号 ................................................................................................................50 4.2.1 信号的处理 ............................................................................................52 4.2.2 信号与系统调用的关系...........................................................................54 4.2.3 信号的复位 ............................................................................................55 4.2.4 在进程间发送信号..................................................................................56 4.2.5 系统调用 alarm()和 pause()......................................................................58 4.2.6 系统调用 setjmp()和 longjmp().................................................................62 4.3 管道 ................................................................................................................63 4.3.1 用 C 来建立、使用管道 ..........................................................................65 4.3.2 需要注意的问题 .....................................................................................72 4.4 有名管道 .........................................................................................................72 4.4.1 有名管道的创建 .....................................................................................72 4.4.2 有名管道的 I/O 使用...............................................................................73 4.4.3 未提到的关于有名管道的一些注意 .........................................................75 4.5 文件和记录锁定...............................................................................................75 4.5.1 实例程序及其说明..................................................................................75 4.5.2 锁定中的几个概念..................................................................................78 4.5.3 System V 的咨询锁定..............................................................................78 4.5.4 BSD 的咨询式锁定 .................................................................................79 4.5.5 前面两种锁定方式的比较 .......................................................................81 4.5.6 Linux 的其它上锁技术 ............................................................................81 4.6 System V IPC ...................................................................................................84 4.6.1 ipcs 命令 ................................................................................................85 4.6.2 ipcrm 命令..............................................................................................86 4.7 消息队列(Message Queues)...........................................................................86 4.7.1 有关的数据结构 .....................................................................................86 4.7.2 有关的函数 ............................................................................................89 4.7.3 消息队列实例——msgtool,一个交互式的消息队列使用工具 ..................94 4.8 信号量(Semaphores) .........................................................................................97 4.8.1 有关的数据结构 .....................................................................................98 4.8.2 有关的函数 ............................................................................................99 4.8.3 信号量的实例——semtool,交互式的信号量使用工具........................... 103 4.9 共享内存(Shared Memory) .............................................................................. 109 4.9.1 有关的数据结构 ................................................................................... 109 4.9.2 有关的函数 .......................................................................................... 110 4.9.3 共享内存应用举例——shmtool,交互式的共享内存使用工具................... 112 4.9.4 共享内存与信号量的结合使用 .............................................................. 114 第五章 通信协议简介 ................................................................................................. 120 5.1 引言 .............................................................................................................. 120 5.2 XNS(Xerox Network Systems)概述.............................................................. 120 5.2.1 XNS 分层结构...................................................................................... 120 IPX/SPX 协议概述........................................................................................ 122 5.3 5.3.1 网际包交换(IPX) ............................................................................. 122 5.3.2 排序包交换(SPX)............................................................................. 124 5.4 Net BIOS 概述................................................................................................ 124 5.5 Apple Talk 概述 .............................................................................................. 125 5.6 TCP/IP 概述................................................................................................... 126 5.6.1 TCP/IP 结构模型 .................................................................................. 126 5.6.2 Internet 协议(IP)............................................................................... 127 5.6.3 传输控制协议(TCP) ......................................................................... 132 5.6.4 用户数据报文协议................................................................................ 134 5.7 小结 .............................................................................................................. 135 第六章 Berkeley 套接字 ............................................................................................. 136 6.1 引言 ............................................................................................................. 136 6.2 概述 ............................................................................................................. 136 6.2.1 Socket 的历史...................................................................................... 136 6.2.2 Socket 的功能...................................................................................... 136 6.2.3 套接字的三种类型............................................................................... 138 6.3 Linux 支配的网络协议................................................................................... 141 6.3.1 什么是 TCP/IP? ................................................................................... 141 6.4 套接字地址................................................................................................... 142 6.4.1 什么是 Socket? .................................................................................. 142 6.4.2 Socket 描述符...................................................................................... 142 6.4.3 一个套接字是怎样在网络上传输数据的?............................................ 143 6.5 套接字的一些基本知识 ................................................................................. 144 6.5.1 基本结构............................................................................................. 144 6.5.2 基本转换函数...................................................................................... 145 6.6 基本套接字调用............................................................................................ 147 6.6.1 socket() 函数....................................................................................... 147 6.6.2 bind() 函数 ......................................................................................... 148 6.6.3 connect()函数 ...................................................................................... 150 6.6.4 listen() 函数........................................................................................ 151 6.6.5 accept()函数 ........................................................................................ 152 6.6.6 send()、recv()函数 ............................................................................... 154 6.6.7 sendto() 和 recvfrom() 函数 ................................................................. 155 6.6.8 close()和 shutdown()函数...................................................................... 156 6.6.9 setsockopt() 和 getsockopt() 函数 ......................................................... 157 6.6.10 getpeername()函数.............................................................................. 157 6.6.11 gethostname()函数.............................................................................. 158 6.7 DNS 的操作.................................................................................................. 158 6.7.1 理解 DNS............................................................................................ 158 6.7.2 和 DNS 有关的函数和结构 .................................................................. 158 6.7.3 DNS 例程............................................................................................ 159 6.8 套接字的 Client/Server 结构实现的例子.......................................................... 160 6.8.1 简单的流服务器 .................................................................................. 161 6.8.2 简单的流式套接字客户端程序 ............................................................. 163 6.8.3 数据报套接字例程(DatagramSockets)............................................... 165 6.9 保留端口 ...................................................................................................... 169 6.9.1 简介.................................................................................................... 169 6.9.2 保留端口............................................................................................. 170 6.10 五种 I/O 模式................................................................................................. 179 6.10.1 阻塞 I/O 模式 .................................................................................... 179 6.10.2 非阻塞模式 I/O.................................................................................. 180 6.10.3 I/O 多路复用 ..................................................................................... 181 6.10.4 信号驱动 I/O 模式 ............................................................................. 182 6.10.5 异步 I/O 模式 .................................................................................... 185 6.10.6 几种 I/O 模式的比较.......................................................................... 186 6.10.7 fcntl()函数 ......................................................................................... 186 6.10.8 套接字选择项 select()函数.................................................................. 187 6.11 带外数据..................................................................................................... 190 6.11.1 TCP 的带外数据 ................................................................................ 190 6.11.2 OOB 传输套接字例程(服务器代码 Server.c) ................................... 193 6.11.3 OOB 传输套接字例程(客户端代码 Client.c).................................... 196 6.11.4 编译例子 ........................................................................................... 199 6.12 使用 Inetd(Internet 超级服务器) ............................................................... 199 6.12.1 简介.................................................................................................. 199 6.12.2 一个简单的 inetd 使用的服务器程序 hello inet service.......................... 199 6.12.3 /etc/services 和 /etc/inetd.conf 文件 ..................................................... 200 6.12.4 一个复杂一些的 inetd 服务器程序 ...................................................... 201 6.12.5 一个更加复杂的 inetd 服务器程序 ...................................................... 203 6.12.6 程序必须遵守的安全性准则............................................................... 205 6.12.7 小结.................................................................................................. 205 6.13 本章总结 .................................................................................................... 205 第七章 网络安全性..................................................................................................... 206 7.1 网络安全简介 ................................................................................................ 206 7.1.1 网络安全的重要性................................................................................ 206 7.1.2 信息系统安全的脆弱性......................................................................... 207 7.2 Linux 网络不安全的因素 ................................................................................ 209 7.3 Linux 程序员安全........................................................................................... 211 7.3.1 系统子程序 .......................................................................................... 212 7.3.2 标准 C 函数库....................................................................................... 214 7.3.3 书写安全的 C 程序................................................................................ 216 7.3.4 SUID/SGID 程序指导准则...................................................................... 217 7.3.5 root 程序的设计.................................................................................... 218 7.4 小结 .............................................................................................................. 219 第八章 Ping 例程 ....................................................................................................... 220 8.1 Ping 命令简介 ................................................................................................ 220 8.2 Ping 的基本原理............................................................................................. 220 8.3 小结 .............................................................................................................. 221 第九章 tftp 例程......................................................................................................... 222 9.1 tftp 协议简介.................................................................................................. 222 9.2 tftp 的使用 ..................................................................................................... 222 9.3 tftp 的原理 ..................................................................................................... 223 9.3 tftp 的基本结构 .............................................................................................. 223 9.4 小节 .............................................................................................................. 225 第十章 远程命令执行 ................................................................................................. 226 10.1 引言 ............................................................................................................ 226 10.2 rcmd 函数和 rshd 服务器............................................................................... 227 10.3 rexec 函数和 rexecd 服务器........................................................................... 233 第十一章 远程注册..................................................................................................... 235 11.1 简介............................................................................................................. 235 11.2 终端行律和伪终端........................................................................................ 235 11.3 终端方式字和控制终端................................................................................. 239 11.4 rlogin 概述.................................................................................................... 242 11.5 窗口环境...................................................................................................... 242 11.6 流控制与伪终端方式字................................................................................. 243 11.7 rlogin 客户程序............................................................................................. 245 11.8 rlogin 服务器 ................................................................................................ 246 第十二章 远程过程调用.............................................................................................. 249 12.1 引言 ............................................................................................................ 249 12.2 远程过程调用模型 ....................................................................................... 249 12.3 传统过程调用和远程过程调用的比较 ........................................................... 250 12.4 远程过程调用的定义.................................................................................... 252 12.5 远程过程调用的有关问题............................................................................. 252 12.5.1 远程过程调用传送协议....................................................................... 253 12.5.2 Sun RPC ........................................................................................... 254 12.5.3 Xerox Courier .................................................................................... 254 12.5.4 Apollo RPC........................................................................................ 255 12.6 stub 过程简介............................................................................................... 256 12.7 rpcgen 简介 .................................................................................................. 256 12.8 分布式程序生成的例子 ................................................................................ 257 12.8.1 我们如何能够构造出一个分布式应用程序........................................... 257 12.9 小结 ............................................................................................................ 283 第十三章 远程磁带的访问 .......................................................................................... 284 13.1 简介 ............................................................................................................ 284 13.2 Linux 磁带驱动器的处理 .............................................................................. 285 13.3 rmt 协议....................................................................................................... 285 13.4 rmt 服务器设计分析 ..................................................................................... 286 第十四章 WWW 上 HTTP 协议.................................................................................. 290 14.1 引言............................................................................................................ 290 14.2 HTTP 客户请求........................................................................................... 290 14.2.1 客户端 .............................................................................................. 290 14.2.2 服务器端........................................................................................... 290 14.2.3 Web 请求简介.................................................................................... 291 14.2.4 HTTP – HyperText Transfer Protocol 超文本传输协议 ........................... 295 14.3 Web 编程 .................................................................................................... 297 14.4 小结 ........................................................................................................... 301 附录 A 有关网络通信的服务和网络库函数................................................................... 302 附录 B Vi 使用简介..................................................................................................... 319 B.1 Vi 基本观念................................................................................................... 319 B.1.1 进入与离开.......................................................................................... 319 B.1.2 Vi 输入模式 ......................................................................................... 319 B.2 Vi 基本编辑................................................................................................... 320 B.2.1 删除与修改.......................................................................................... 320 B.3 Vi 进阶应用................................................................................................... 320 B.3.1 移动光标 ............................................................................................. 320 B.3.2 进阶编辑命令 ...................................................................................... 322 B.3.3 文件命令 ............................................................................................. 322 附录 C Linux 下 C 语言使用与调试简介 ...................................................................... 324 C.1 C 语言编程 ................................................................................................... 324 C.2 什么是 C? ..................................................................................................... 324 C.3 GNU C 编译器............................................................................................... 324 C.3.1 使用 GCC ............................................................................................ 324 C.3.2 GCC 选项 ............................................................................................ 325 C.3.3 优化选项 ............................................................................................. 325 C.3.4 调试和剖析选项................................................................................... 325 C.3.5 用 gdb 调试 GCC 程序.......................................................................... 326 C.4 另外的 C 编程工具 ........................................................................................ 330 C.4.1 Xxgdb.................................................................................................. 330 C.4.2 Calls .................................................................................................... 331 C.4.3 cproto .................................................................................................. 332 C.4.4 Indent .................................................................................................. 333 C.4.5 Gprof................................................................................................... 334 C.4.6 f2c 和 p2c ............................................................................................ 335 附录 D Ping 源码 ........................................................................................................ 336 附录 E TFTP 服务器程序源码 ..................................................................................... 362
你提到了使用C语言编写服务器的步骤,这是一个不错的指南,下面我会逐一解释每个步骤的作用。 1. `socket()` 创建流式套接字 `socket()` 函数是创建套接字的第一步。套接字是网络编程中最基本的概念,它用于在网络上进行通信。在此过程中,我们需要指定协议簇、套接字类型和协议类型。其中,协议簇通常选择 AF_INET(IPv4),套接字类型选择 SOCK_STREAM(流式套接字),协议类型通常默认为 0(自动选择协议)。 ```c int socket(int domain, int type, int protocol); ``` 2. `bind()` 绑定自己的地址信息 `bind()` 函数用于将套接字和本地 IP 地址及端口号绑定起来。在此过程中,我们需要指定一个本地 IP 地址和一个端口号。如果绑定成功,则可以通过该 IP 地址和端口号访问该套接字。 ```c int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); ``` 3. `listen()` 设置成被动监听状态 `listen()` 函数用于将套接字设置为被动监听状态,以等待客户端的连接请求。在此过程中,我们需要指定队列的最大长度。如果队列已满,则新的连接请求将被拒绝。 ```c int listen(int sockfd, int backlog); ``` 4. `accept()` 等待并接受连接请求 `accept()` 函数用于等待客户端的连接请求,并返回一个新的套接字。在此过程中,我们需要指定一个指向用于存储客户端地址信息的结构体地址和结构体长度。如果该函数执行成功,则表示已经成功建立了一条连接。 ```c int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); ``` 5. `recv()`/`recvfrom()` 接受数据信息 `recv()` 或 `recvfrom()` 函数用于接收从客户端发送过来的数据信息。在此过程中,我们需要指定接收缓冲区的地址和大小。如果成功接收到数据,则返回接收到的字节数。 ```c ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags); ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen); ``` 6. `send()`/`sendto()` 发送数据信息 `send()` 或 `sendto()` 函数用于向客户端发送数据信息。在此过程中,我们需要指定发送缓冲区的地址和大小。如果成功发送数据,则返回发送的字节数。 ```c ssize_t send(int sockfd, const 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); ``` 7. `close()` 关闭套接字 `close()` 函数用于关闭套接字,释放资源。在此过程中,我们需要传入套接字的文件描述符。 ```c int close(int sockfd); ``` 这些函数是使用 C 语言编写服务器时经常使用的函数。使用它们可以建立一个简单的服务器,实现基本的通信功能。当然,在实际应用中,还需要更多的功能和处理。

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