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计算机网络 之 【网络套接字编程】（固定宽度整数类型、socket常见API、netstat）

news 2026/5/12 12:31:05

目录

一.固定宽度整数类型（C++11引入）

二、socket 常见API

socket

bind

IP地址绑定类型

TCP 编程模型流程图

listen

accept

connect

UDP编程模型流程图

recvfrom 函数

sendto 函数

常用 flags 选项

常用错误码

三、netstat

Linux/Unix 选项及常用组合选项

一.固定宽度整数类型（C++11引入）

头文件<cstdint>

类型宽度有符号取值范围格式化字符串典型用途
uint16_t16位无符号0 ~ 65535%hu(C) /cout(C++)端口号、网络数据包长度、Unicode字符
int16_t16位有符号-32768 ~ 32767%hd(C) /cout(C++)音频采样、传感器数据、小范围整数
uint32_t32位无符号0 ~ 4294967295%u(C) /cout(C++)IPv4地址、文件大小、时间戳
int32_t32位有符号-2147483648 ~ 2147483647%d(C) /cout(C++)普通整数计数器、RGB颜色值
uint64_t64位无符号0 ~ 2^64-1%llu(C) /cout(C++)大文件大小、高精度时间戳
int64_t64位有符号-2^63 ~ 2^63-1%lld(C) /cout(C++)时间戳、大数据处理
uint8_t8位无符号0 ~ 255%hhu(C) /cout(C++)字节流、二进制数据
int8_t8位有符号-128 ~ 127%hhd(C) /cout(C++)小整数、字符数据
  1. 跨平台一致性：在不同系统上大小固定，避免int在不同平台长度不同的问题
  2. 网络通信：确保数据包结构的字节对齐和大小一致
  3. 内存优化：精确控制内存使用，特别适合嵌入式系统和网络协议设计
  4. 可读性强：类型名称直接表明变量的大小和符号

二、socket 常见API

socket

项目说明
函数名socket
头文件<sys/socket.h>
原型int socket(int domain, int type, int protocol);
参数1domain：协议域/地址族，如AF_INET(IPv4)、AF_INET6(IPv6)、AF_UNIX(本地)
参数2type：套接字类型，如SOCK_STREAM(TCP)、SOCK_DGRAM(UDP)、SOCK_RAW(原始)
参数3protocol：指定协议，通常填0（自动选择），也可指定如IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP
返回值成功返回文件描述符（非负整数），失败返回 -1，设置 errno
功能创建一个套接字，返回文件描述符供后续操作使用
适用TCP/UDP，客户端 + 服务器

Socket的第一个参数（如AF_INET、AF_UNIX）用于指定通信协议族，它决定了套接字使用的网络协议类型（IPv4/IPv6/本地IPC等）、地址格式及底层传输方式，是后续地址绑定、数据传输等操作的基础，必须与后续操作匹配且直接影响通信效率和适用场景

bind

项目说明
函数名bind
头文件<sys/socket.h>
原型int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数1sockfd：socket 函数返回的文件描述符
参数2addr：指向协议地址结构的指针（如struct sockaddr_in）
参数3addrlen：地址结构的大小
返回值成功返回 0，失败返回 -1，设置 errno
功能将套接字与本地 IP 地址和端口号绑定
适用TCP/UDP，服务器（客户端通常不需要，系统自动分配临时端口）

IP地址绑定类型

绑定类型代码示例接收范围适用场景优点缺点网络可达性
INADDR_ANYs_addr = INADDR_ANY所有接口的所有IPv4地址通用服务器、多网卡服务器一个socket接收所有IP，配置简单无法区分具体IP来源本机所有IP均可访问
回环地址s_addr = inet_addr("127.0.0.1")仅本机回环接口本地进程通信、调试、数据库本地连接安全，只允许本机访问外部无法访问仅限本机
公网IPs_addr = inet_addr("1.2.3.4")仅该公网IP对外服务（物理机）对外提供服务配置较复杂公网可达

客户端无需显式绑定端口，操作系统会在首次调用sendto发送数据时，自动从动态端口范围（通常为49152-65535）中随机选择一个未被占用的端口进行绑定，这种机制保证了同一主机上多个客户端进程的端口唯一性，避免了手动绑定可能导致的端口冲突和进程启动失败问题；而服务器必须显式绑定固定知名端口，以便客户端能够稳定访问，如果端口被占用则服务启动失败，因此服务器端需做好端口规划和管理

TCP 编程模型流程图

服务器端: 客户端: socket() ────────────────── socket() │ │ │ │ bind() (绑定端口) │ │ │ │ │ listen() (开始监听) │ │ │ │ │ accept() (阻塞等待) ←──────── connect() (发起连接) │ │ │ │ 新套接字 ←─ 三次握手 ──────────→ 连接建立 │ │ │ │ read()/write() <─────> read()/write() (数据通信) │ │ │ │ close() close()

listen

项目说明
函数名listen
头文件<sys/socket.h>
原型int listen(int sockfd, int backlog);
参数1sockfd：已绑定的套接字文件描述符
参数2backlog：未完成连接队列的最大长度（等待 accept 的连接数）
返回值成功返回 0，失败返回 -1，设置 errno
功能将套接字由主动态转变为被动态，开始监听客户端连接请求
适用TCP，服务器

accept

项目说明
函数名accept
头文件<sys/socket.h>
原型int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
参数1sockfd：监听套接字（listen 后的套接字）
参数2addr：指向协议地址结构的指针，用于返回客户端的地址信息
参数3addrlen：地址结构的长度（值-结果参数）
返回值成功返回新的已连接套接字文件描述符，失败返回 -1
功能从已完成连接队列中取出第一个连接，返回一个新套接字用于与客户端通信
适用TCP，服务器

connect

项目说明
函数名connect
头文件<sys/socket.h>
原型int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数1sockfd：socket 函数返回的套接字文件描述符
参数2addr：指向服务器地址结构的指针（IP + 端口）
参数3addrlen：地址结构的大小
返回值成功返回 0，失败返回 -1
功能客户端主动向服务器发起连接请求（TCP 三次握手）
适用TCP，客户端

UDP编程模型流程图

服务器端: 客户端: socket() ──────────────────── socket() │ │ │ │ bind() (绑定端口) │ │ │ │ │ │ │ │ │ recvfrom() (阻塞等待) ←─────── sendto() (发送数据) │ │ │ (收到数据，获取客户端地址) │ │ │ sendto() (发送数据) ──────────→ recvfrom() (接收数据) │ │ │ │ │ │ │ │ close() close()

recvfrom 函数

项目说明
函数名recvfrom
头文件Linux/Unix:<sys/socket.h>
Windows:<winsock2.h>
原型ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen)
参数1sockfd：socket 文件描述符
参数2buf：接收数据缓冲区的指针
参数3len：缓冲区大小（字节数）
参数4flags：控制选项，通常设为 0
参数5src_addr：输出参数，存储发送方地址结构的指针
参数6addrlen：输入输出参数，传入地址结构大小，返回实际地址大小
返回值成功返回接收到的字节数，失败返回 -1，设置 errno
功能从无连接 socket（如 UDP）接收数据，并获取发送方地址信息
适用主要适用于 UDP，也可用于 TCP（但不常用）

sendto 函数

项目说明
函数名sendto
头文件Linux/Unix:<sys/socket.h>
Windows:<winsock2.h>
原型ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen)
参数1sockfd：socket 文件描述符
参数2buf：待发送数据的缓冲区指针
参数3len：要发送的数据长度（字节数）
参数4flags：控制选项，通常设为 0
参数5dest_addr：目标地址结构体指针
参数6addrlen：目标地址结构体大小
返回值成功返回实际发送的字节数，失败返回 -1，设置 errno
功能向指定地址的 socket 发送数据，无需预先建立连接
适用主要适用于 UDP，也可用于 TCP（但不常用）

常用 flags 选项

flags适用函数说明
MSG_DONTWAITrecvfrom, sendto, recv, send非阻塞操作
MSG_WAITALLrecv, recvfrom等待直到缓冲区满
MSG_PEEKrecv, recvfrom查看数据但不从队列移除
MSG_OOBrecv, send, recvfrom, sendto发送/接收带外数据
MSG_NOSIGNALsend, sendto不发送 SIGPIPE 信号
MSG_CONFIRMsendto确认路径有效

常用错误码

errno适用函数说明
EAGAIN/EWOULDBLOCKrecvfrom, sendto, recv, send非阻塞模式下无数据/缓冲区满
EBADF所有函数无效的文件描述符
ECONNREFUSEDsendto, connect远程主机拒绝连接
EINTR所有阻塞函数系统调用被信号中断
EINVAL所有函数参数无效
EMSGSIZEsendto消息太大
ENOTCONNrecv, send套接字未连接
EADDRINUSEbind地址已被使用
EACCESbind, connect权限不足

三、netstat

项目说明
命令名netstat
全称Network Statistics
功能显示网络连接、路由表、接口统计等信息
适用系统Linux/Unix、Windows、macOS

命令格式：netstat 选项

Linux/Unix 选项及常用组合选项

选项说明
-a显示所有连接和监听端口
-t仅显示 TCP 连接
-u仅显示 UDP 连接
-l仅显示监听状态的套接字
-n以数字形式显示地址和端口（不解析域名）
-p显示进程 PID 和名称
-r显示路由表
-i显示网络接口统计信息
-s显示各协议统计信息
-c持续输出（每秒钟刷新）
-e显示扩展信息
-o显示定时器信息
组合选项命令说明使用场景
-tulnnetstat -tuln查看所有监听端口（最常用）检查服务是否启动
-tulnpsudo netstat -tulnp查看监听端口及对应进程查找端口占用
-annetstat -an查看所有连接（数字显示）网络连接概览
-antnetstat -ant查看所有 TCP 连接分析 TCP 连接状态
-anunetstat -anu查看所有 UDP 连接分析 UDP 通信
-rnnetstat -rn查看路由表路由问题排查
http://www.jsqmd.com/news/545675/

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