一 TCP与UDP的异同

       TCP与UDP均工作于传输层，TCP是有连接的，安全的，注重数据完整性；UDP是无连接的，不安全的，注重实时性。这里的有连接和无连接的区别并不在于是否连接网线，而是在于在传输数据时是否需要建立连接。这里的安全并不是指的会不会被攻击或者其他，而是指数据完整性。TCP注重数据完整性，当对端没有接收到数据时，本端会再次发送。而UDP则注重于数据的实时性，发生丢包时并不会重发。这些特点也导致了两者的使用途径的不同，TCP用于数据比较重要，但是不注重时效性的数据，而UDP则用于数据丢包后影响较小的地方。

二  TCP，UDP通信流程

        此为Linux系统下的通信流程，从上图可以看出TCP在通信时比UDP多了listen(),accept(),connect()函数，这就是第一节所对比的有连接和无连接，UDP在创建套接字后直接就可以发送数据，而TCP则需要先建立连接。TCP的三次握手也是发生在这里。注意：两者的发送和接收函数也并不同，并且使用套接字后必须关闭。

        Windows与上图基本类似，但是多了几个函数，首先就是在使用套接字之前需要使用WSAStartup()初始化WinSock库,并且需要链接ws2_32.lib，使用完后不仅需要关闭套接字还需要清理环境WSACleanup()。

三 socket套接字常见API函数及使用方法

通用函数（适用于Windows和Linux）

• socket(): 创建套接字。

  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

  sockfd为套接字描述符，参数一int domain：AF_INET为协议族，可选AF_INET(IPv4),AF_INET6(IPv6);  参数二int type：SOCK_STREAM为TCP协议类型，可选SOCK_DGRAM为UDP协议类型;   参数三int protocol：默认0； 错误返回-1；                                       

• htons(): 绑定端口，将主机字节序转换为网络字节序（用于端口号）。                                                                          

• struct sockaddr_in addr;
  addr.sin_family = AF_INET;         // IPv4 地址族
  addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定到所有可用IP
  addr.sin_port = htons(8080);       // 将端口号 8080 转换为网络字节序

  将端口8080转换为网络字节序，注：struct sockaddr_in  addr 为IP地址信息结构体。                           

   struct sockaddr_in addr;
      // 初始化结构体（所有成员设为 0）
      memset(&addr, 0, sizeof(addr));
  
      // 设置地址族为 IPv4
      addr.sin_family = AF_INET;
  
      // 设置端口号（8080，转换为网络字节序）
      addr.sin_port = htons(8080);
  
      // 关键：使用 inet_pton 转换 IP 地址到结构体的 sin_addr 成员
      // 将 "127.0.0.1" 转换为网络字节序，并存储到 addr.sin_addr 中
      if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &addr.sin_addr) <= 0) {
          std::cerr << "IP 地址转换失败" << std::endl;

• ntohs(): 解析端口将网络字节序转换为主机字节序（用于获取对方端口号）。                                        

  uint16_t net_port = htons(8080);  // 模拟网络传输的端口号
      
  // 转换为本地主机字节序
  uint16_t host_port = ntohs(net_port);

• inet_pton(): 配置目标IP,本地IP将IP地址从文本格式转换为二进制格式（网络字节序）。               

  inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1",&addr.sin_addr)

  AF_INET：IPv4协议族；“127.0.0.1”：具体IP地址；&addr.sin_addr：需要存放IP地址的指针。成功返回 1，无效地址返回 0，错误返回 -1。

• inet_ntop(): 打印对方IP,将IP地址从二进制格式（网络字节序）转换为文本格式。                               

  inet_ntop(AF_INET, &addr.sin_addr, ip_str, INET_ADDRSTRLEN) 

  &addr.sin_addr：存放二进制IP 的指针；ip_str：将要存放字符串地址的指针；INET_ADDRSTRLEN ：字符穿IP指针指向的缓冲区大小；     

• bind(): 服务器绑定本地IP和端口，以方便监听连接请求。返回值为0，-1（失败）

bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr))

sockfd:套节字描述符；(struct sockaddr*)&addr：本地IP地址结构体指针（转换为struct socket*类型）sizeof(addr)：IP地址结构体的大小；

• connect(): 客户端用于发起连接到服务器。

connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) 

sockfd:套接字 描述符； (struct sockaddr*)&serv_addr：服务器地址结构体；sizeof(serv_addr)：服务器地址结构体的大小；   

• listen(): 用于监听bind()绑定的IP和端口

listen(sockfd, backlog)

sockfd：已绑定地址的套接字描述符（通过 socket() 创建并经 bind() 绑定）backlog：监听队列的最大长度，用于限制等待接受的连接请求数量          

• accept(): 接收客户端连接请求，并创建新的套接字用于数据传输。

int client_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);

sockfd:处于监听状态的套接字描述符；(struct sockaddr*)&client_addr：存储客户端的IP地址信息结构体；&client_len：该信息结构体的大小；

• recv(): TCP接收数据。

recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0)

sockfd：本地已连接的套接字描述符（客户端的 sockfd 或服务器通过 accept() 获得的 client_sock）；buffer：接收缓冲区指针；sizeof(buffer)-1:缓冲区的最大长度；0：默认0；             

• send(): TCP发送数据。

// 成功返回发送的字节数，失败返回 -1（Windows 为 SOCKET_ERROR）
send(sockfd, msg, msg_len, 0)

 sockfd：本地已连接的套接字描述符（客户端的 sockfd 或服务器通过 accept() 获得的 client_sock）；msg：待发送缓冲区指针；msg_len:缓冲区的最大长度；0：默认0；                       

• recvfrom(): UDP接收数据。

recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer)-1, 0,(struct sockaddr*)&sender_addr, &sender_len);

 sockfd：UDP套接字；buffer：接收数据缓冲区；sizeof(buffer) -1:缓冲区最大长度；0：默认0；      (struct sockaddr*)&sender_addr输出参数，用于存储发送方的地址信息（struct sockaddr* 类型) ;&sender_len:输入时为 src_addr 大小，输出时为实际地址长度。         

• sendto(): UDP发送数据。

sendto (sockfd, send_msg, strlen (send_msg), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof (server_addr) 

 sockfd：UDP套接字；send_msg：待发送数据缓冲区；strlen(send_msg):缓冲区最大长度；0：默认0；(struct sockaddr*)&sender_addr目标地址（struct sockaddr* 类型) ;&sender_len:输入时为 src_addr 大小，输出时为实际地址长度。 

Windows特定函数

• WSAStartup(): 使用socket套接字前，需初始化WinSock库。
• WSACleanup(): 使用socket套接字后，需终止对WinSock库的使用。

• closesocket(): 关闭套接字。
• WSAGetLastError(): 获取错误码。

Linux特定函数

• close(): 关闭套接字。
• errno: 获取错误码（全局变量）。

WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

 WSACleanup();
 closesocket(sockfd);
 close(sockfd)