伯克利套接字API：网络编程基石与操作详解

Socket套接字是计算机网络编程中的基石，它允许进程间在不同主机或应用层之间进行可靠的数据传输。伯克利套接字应用程序接口(Berkeley Sockets API)，最初在BSD 4.2操作系统中引入，随后被广泛移植到各种主流操作系统和编程语言中，成为网络编程的标准。这一接口定义了一系列函数，使得开发者能够轻松地操作TCP/IP协议栈，实现通信功能。 首先，套接字的创建是关键步骤。在使用socket()函数时，需要指定三个参数：协议族（如AF_INET表示IPv4），套接字类型（如SOCK_STREAM用于TCP连接，SOCK_DGRAM用于UDP数据报等），以及所选协议（如 IPPROTO_TCP或IPPROTO_UDP）。例如： ```c SOCKET socket(int af, int type, int protocol); ``` 一旦套接字创建成功，可以使用`closesocket()`来关闭它，停止进一步的传输： ```c int closesocket(SOCKET sock); ``` 处理网络连接时，套接字地址必不可少。`sockaddr`结构定义了基本的地址格式，包括地址家族（如AF_INET）和地址数据部分。对于IPv4，`sockaddr_in`结构包含主机地址、端口号等信息： ```c struct sockaddr_in { short sa_family; uint16_t sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; // 可能为填充0 }; ``` 转换整数到网络字节序（大端或小端）也很常见，如`htons()`和`htonl()`函数： ```c uint16_t htons(uint16_t hostshort); uint32_t htonl(uint32_t hostlong); ``` 获取IP地址可以通过域名解析，`inet_addr()`函数将域名转换为IPv4地址，而`inet_ntoa()`则相反： ```c unsigned long inet_addr(const char* cp); char* inet_ntoa(struct in_addr in); ``` 绑定套接字到特定的本地地址和端口是必要的，这可以通过`bind()`函数完成： 在发送数据报时，可以使用`sendto()`或`send()`函数，接收数据报则有`recvfrom()`或`recv()`。此外，还有`shutdown()`函数用来停止套接字的发送或接收： ```c int shutdown(SOCKET sock, int how); // 如何 = SD_SEND 或 SD_RECV 或 SD_BOTH ``` `getaddrinfo()`函数用于从域名获取IP地址列表，而`freeaddrinfo()`用于释放分配的地址信息。有时，可能需要使用非阻塞版本的地址解析，如`GetAddrInfoEx()`，这在Windows平台上可用。 Socket套接字提供了一套强大的工具，让程序员能够灵活地构建跨平台的网络应用程序，实现客户端-服务器通信、多路复用等复杂功能。了解并熟练掌握这些核心概念和技术，是网络编程的基础。