3.20 Sockets-Input/Output Operations Socket输入/输出操作

要点

• write(),read()--
• send(),recv()
• sendto(),recvfrom()
• sendmsg(),recvmsg()
• sendfile()
• socketpair()

3.20.1 write()和read()函数

• 到现在为止，我们都是用read()和write()来处理socket描述符，这样觉得不伦不类。然而，这些函数在在处理常用文件描述符和socket描述符时，机制不一样。
• 特殊点是，读写返回长度和要求长度相比少是正常的。可能的原因有缓冲限制（特别是写操作）。或者在读时发现socket里还没有足够的数据。
• 这和处理管道是类似的，这不让人惊奇，因为socket基本上是一个全双工的管道，只不过对端是在网络上的任何点上。
• 当然，有时我们要求读取很大数字的字节，因为我们不知道后面会有多少数据；在这样情况下我们有可能不想用后面数据。
• 对于简单调用read(sd,buf,nbytes)的改进如下：

char *tmp;
int rc,n=nbytes;

tmp=buf;
while((rc=read(sd,tmp,n))>0)  {
n-=rc;
tmp+=rc;
if(n<=0) break;
}

这样写是确保收到足够的数据。

更简短的形式为：

for(n=nbytes,tmp=buf;n>0;tmp+=rc,n-=rc)
if((rc=read(sd,temp,n))<0) break;

• 然而，这也不是足够好。我们没有考虑下面2个可能：
• 读取有可能被信号打断；在这个情况下我们应该继续循环
• 读取遇到数据结束

• 下面是read()函数封装的更完善的版本：

ssize_t  readit(int sd,char *buf,int nbytes)
{
int n;
char *tmp;
tmp=buf;
n=nbytes;
while(n>0) 
int rc=read(sd,tmp,n);          
if(rc>0) {/*main  case,successful read of some bytes主要的分支，成功读取了一些字节数*/          
n-=rc;          
tmp+=rc;          
continue;           
}           
if(rc==0) /*end of file遇到文件结束*/
break;
/*reached here only if  error,rc<0只在错误时才能执行到这一点*/
if(errno==EINTR) /*interrupted by  a signal信号中断*/
continue;
return(-1);
}
return  (nbytes-n);
}

• 写函数也是类似，除了没有下面的语句

if(rc==0) /*end  of file*/
break;

除非你使用了非阻塞写操作，你不会得到返回0情况。

• 这里对完善上不再多述，但是你应该知道这种复杂的情况非常常见。信号对流程的影响一定要掌握。这是Linux下软件架构的难点，如果把握不住就把信号全部阻塞不处理。

3.20.2 send()和recv()函数

• 使用send()可以发送数据，使用recv()可以接收数据。

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int send(int sd,const void *buf,size_t len,int flags);

int recv(int sd, void *buf,size_t len,int flags);

• 这些函数要在连接后才能使用，对于客户端的连接指的是connect()函数成功调用后，对于服务器端是在accept()成功调用后，当然accept()前要调用bind()和listen()。
• 前面三个参数和read()与write想像，但是最后一个参数可以设置些标志进行更多控制。使用flags=0就会和read(),write()一样了。
• 在成功时返回实际发送或接收的字节数。
• flags参数能够控制每次I/O请求。对连接进行控制要用socket选项设置，用fcntl()或ioctl()。flags里允许出现的值对于上面2个函数或有不同。
• send()函数的flags可以是下面标志的位组合：

MSG_OOB：发送带外数据（高优先数据，后发先到）；两个类型（SOCK_STREAM这样的分类）的socket和协议（TCP这样的分类）必须支持这个。对于TCP，它应该只是一个字节数据，被认为是紧急请求。

MSG_DONTROUTE：目标是在本机网络上，所以不通过网关路由。通常在检测或路由程序里使用这个标志。和设置socket的SO_DONTROUTE选项功效一样。

MSG_DONTWAIT：在I/O操作上不阻塞；如果操作会阻塞，EAGAIN会返回。这和设置socket选项O_NONBLOCK效果一样，设置要用fcntl()函数。

MSG_NOSIGNAL：在流式socket处理遇到对方中断连接时不发送SIGPIPE信号；EPIPE依然会做为错误返回出来。

MSG_CONFIRM：通知链接层，有一个对端发来的回复成功接收到了。这个只对SOCK_DRGRAM和SOCK_RAW有效，也只适用于TCP。这是Linux才扩展出来的功能。

• 对于recv()，flags标志可以是下面位标志的组合：

MSG_OOB：考虑接收带外数据。

MSG_PEEK：在接收缓冲里检查数据，但是不从队列里丢弃。

MSG_WAITALL：阻塞，直到要求的字节数接收完全，或信号捕获到了，或连接断开，或错误发生。

MSG_NOSIGNAL：在流式socket处理遇到对方中断连接时不发送SIGPIPE信号；EPIPE依然会做为错误返回出来。

• send()和recv()返回的错误值出自socket标准错误，请参考man。

3.20.3 sendto()和recvfrom()函数

• 在使用UDP类型的socket时，要使用sendto()和recvfrom()函数：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int sendto(int sd,const void*buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr*to,socklen_t tolen);

int recvfrom(int sd,void*buf,size_t len,int flags,struct sockaddr*from,socklen_t*fromlen);

• 第一个参数和flags参数和send及recv一样。
• 在成功时，这些函数返回实际发送或接收的字节数
• sendto的第后2个参数指定了发送目标地址，recvfrom的最后2个参数指定了接收自何处的数据。在发送情况下，后2个参数不会被修改。在接收情况下，会被修改。结果值是发送数据
• 地址。
• 注意recvfrom()的最后一个参数是地址结构体变量的长度；在调用这个函数前要设置为传递进去的变量的长度，在返回它它里面会写入实际地址结构体变量的长度。
• 在客户端情况下，不需要用connect()函数来连接。也就是说sendto()代表了connect()和send()。
• 在服务器端情况下，不需要使用listen()和accpt()函数。recvfrom()代表了listen(),accept()和recv()。
• 这些函数适用于TCP。sendto,recvfrom只适用于UDP。
• 错误值是socket处理里的错误常见值。