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socket描述符的本质，它可以和服务器建立连接？一个服务器和一个客户端的通信中，三个操作符的作用分别是什么？

news 来源：原创 2025/5/21 10:28:59

描述符的本质

socket 描述符（在类 Unix 系统中是一个非负整数，在 Windows 系统中是 SOCKET 句柄）本质上是操作系统为了管理网络连接而分配的一个索引值，它用于标识一个打开的网络套接字，方便后续对该套接字进行读写、关闭等操作。
socket 描述符（socket descriptor）是可以用于和服务器建立连接的。

客户端的 socket 描述符

在客户端，通常会使用一个 socket 描述符来完成与服务器的连接和通信，其创建和使用过程如下：

1. 创建 socket 描述符

客户端首先使用 socket 函数创建一个 socket 描述符，这个描述符代表了客户端用于网络通信的端点。示例代码如下：

#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8888
#define SERVER_IP "127.0.0.1"

int main() {
    int client_socket;
    // 创建客户端 socket 描述符
    client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (client_socket == -1) {
        perror("socket creation failed");
        return -1;
    }
    // 后续代码...
    close(client_socket);
    return 0;
}

这里 client_socket 就是客户端创建的 socket 描述符，AF_INET 表示使用 IPv4 地址族，SOCK_STREAM 表示使用面向连接的 TCP 协议。

2. 连接到服务器

客户端使用 connect 函数，通过这个 socket 描述符向服务器发起连接请求：

    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("Invalid address/ Address not supported");
        return -1;
    }
    if (connect(client_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        perror("connection failed");
        close(client_socket);
        return -1;
    }

此时，客户端的 client_socket 描述符就与服务器建立了连接，可以用于后续的数据收发。

3. 数据收发和关闭连接

客户端可以使用 send 和 recv 函数通过 client_socket 描述符进行数据的发送和接收，通信结束后使用 close 函数关闭该描述符：

    char message[] = "Hello, server!";
    if (send(client_socket, message, sizeof(message), 0) == -1) {
        perror("send failed");
        close(client_socket);
        return -1;
    }
    char buffer[1024];
    ssize_t bytes_received = recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (bytes_received == -1) {
        perror("recv failed");
        close(client_socket);
        return -1;
    }
    close(client_socket);

服务器端的 socket 描述符

在服务器端，通常会使用至少两个 socket 描述符来完成与客户端的通信，分别是监听 socket 描述符和连接 socket 描述符。

1. 监听 socket 描述符

服务器首先创建一个监听 socket 描述符，用于监听客户端的连接请求：

#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8888
#define BACKLOG 5

int main() {
    int listen_socket;
    // 创建监听 socket 描述符
    listen_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listen_socket == -1) {
        perror("socket creation failed");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    // 绑定地址和端口
    if (bind(listen_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        perror("bind failed");
        close(listen_socket);
        return -1;
    }
    // 开始监听
    if (listen(listen_socket, BACKLOG) == -1) {
        perror("listen failed");
        close(listen_socket);
        return -1;
    }
    // 后续代码...
    close(listen_socket);
    return 0;
}

这里的 listen_socket 就是监听 socket 描述符，它的作用是绑定服务器的地址和端口，并开始监听客户端的连接请求。BACKLOG 表示连接请求队列的最大长度。

2. 连接 socket 描述符

当有客户端发起连接请求时，服务器使用 accept 函数从监听队列中取出一个连接请求，并创建一个新的连接 socket 描述符来与该客户端进行通信：

    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    int client_socket;
    // 接受客户端连接
    client_socket = accept(listen_socket, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
    if (client_socket == -1) {
        perror("accept failed");
        close(listen_socket);
        return -1;
    }
    // 后续代码...
    close(client_socket);

client_socket 就是连接 socket 描述符，它代表了服务器与特定客户端之间的连接。服务器可以使用 send 和 recv 函数通过这个描述符与客户端进行数据的收发。