网络编程相关面试题

2020-11-25 18:58:23 阅读：163 来源： 互联网

标签：sockaddr 面试题字节 int 函数编程网络 sockfd socket

1、关键字static的作用是什么

在C语言里面，static有三个作用：
（1）在函数体，一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。
（2）在模块内（但在函数体外），一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问，但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的全局变量。
（3）在模块内，一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是，这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。
大多数应试者能正确回答第一部分，一部分能正确回答第二部分，同是很少的人能懂得第三部分。这是一个应试者的严重的缺点，因为他显然不懂得本地化数据和代码范围的好处和重要性。

2、端口号

端口号范围1~65535。
其中0不使用，1-1023为系统端口，也叫BSD保留端口。
0-1023： BSD保留端口，也叫系统端口，这些端口只有系统特许的进程才能使用；
1024~65535为用户端口，又分为：BSD临时端口(1024-5000)和BSD服务器(非特权)端口(5001-65535)。
其中：
1024-5000： BSD临时端口，一般的应用程序使用1024到4999来进行通讯；
5001-65535：BSD服务器(非特权)端口，用来给用户自定义端口。

3、socket

1、网络中进程之间如何通信？

本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类：

消息传递（管道、FIFO、消息队列）
同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
共享内存（匿名的和具名的）
远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）

2、Socket是什么？

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭），这些函数我们在后面进行介绍。

3、socket的基本操作

3.1、socket()函数

/**************************************************
返回值：socket对象的文件句柄
输入参数：
domain：协议域，也称协议簇，常用的协议簇有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL、AF_ROUTE等等，协议簇决定了可socket的地址类型；
type：socket类型，主要类型有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW；
protocol：协议，常见的有IPPOTO_TCP、IPPOTO_UDP、IPPOTO_TICP等
*************************************************/
int socket(int domain, int type, int protocol);

需要注意的是：
并不是上面的type和protocol可以随意组合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP组合。当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。
当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，否则就当调用connect()、listen()时系统会自动随机分配一个端口。

3.2、bind()函数

/**************************************************
返回值：绑定成功返回0，失败返回-1，并设置全局变量errno
输入参数：
sockfd：socket对象的文件句柄，由socket创建生成
addr：执行sockaddr结构体，里面保存IP地址和端口
addrlen：结构体sockaddr的大小
*************************************************/
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

其中结构体sockaddr（ipv4）

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family; //常见的有AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL和AF_ROUTE
    in_port_t      sin_port;   //端口号
    struct in_addr sin_addr;   
};

注意：struct sockaddr 和 struct sockaddr_in 这两个结构体用来处理网络通信的地址

网络字节序与主机字节序
主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下：

a) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

b) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

网络字节序：4个字节的32 bit值以下面的次序传输：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。这种传输次序称作大端字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序，因此它又称作网络字节序。字节序，顾名思义字节的顺序，就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，一个字节的数据没有顺序的问题了。

所以：在将一个地址绑定到socket的时候，请先将主机字节序转换成为网络字节序，而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。由于这个问题曾引发过血案！公司项目代码中由于存在这个问题，导致了很多莫名其妙的问题，所以请谨记对主机字节序不要做任何假定，务必将其转化为网络字节序再赋给socket。

3.3、listen()、connect()函数

如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。

/**************************************************
返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置全局变量errno
输入参数：
sockfd：socket对象的文件句柄，由socket创建生成
backlog：socket可以监听的最大连接数量，默认为20个
*************************************************/
int listen(int sockfd, int backlog);
/**************************************************
返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置全局变量errno
输入参数：
sockfd：socket对象的文件句柄，由socket创建生成
addr：执行sockaddr结构体，里面保存IP地址和端口
addrlen：结构体sockaddr的大小
*************************************************/
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

3.4、accept()函数

TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。

/**************************************************
返回值：成功返回获得连接的客户端文件描述符，失败返回-1
输入参数：
sockfd：socket对象的文件句柄，由socket创建生成
addr：执行sockaddr结构体，里面保存IP地址和端口
addrlen：结构体sockaddr的大小
*************************************************/
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

3.5、read()、write()函数等

网络I/O操作有下面几组：

read()/write()
recv()/send()
readv()/writev()
recvmsg()/sendmsg()
recvfrom()/sendto()
我推荐使用recvmsg()/sendmsg()函数，这两个函数是最通用的I/O函数，实际上可以把上面的其它函数都替换成这两个函数。它们的声明如下：


       ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
       ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

       ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
       ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

       ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
       ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

       ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
       ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时，read返回实际所读的字节数，如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了，小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的，如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。

write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数。失败时返回-1，并设置errno变量。在网络程序中，当我们向套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0，表示写了部分或者是全部的数据。2)返回的值小于0，此时出现了错误。我们要根据错误类型来处理。如果错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误。如果为EPIPE表示网络连接出现了问题(对方已经关闭了连接)。

3.6、close()函数

在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，好比操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。

int close(int fd);

close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为以关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的第一个参数。

注意：close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。

4、socket中TCP的三次握手建立连接详解

我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”，即交换三个分组。大致流程如下：

客户端向服务器发送一个SYN J
服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
客户端再想服务器发一个确认ACK K+1
只有就完了三次握手，但是这个三次握手发生在socket的那几个函数中呢？请看下图：

在这里插入图片描述
从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。

5、socket中TCP的四次握手释放连接详解

在这里插入图片描述
图示过程如下：

（1）某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
（2）另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
（2）一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
（3）接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。

标签：sockaddr,面试题,字节,int,函数,编程,网络,sockfd,socket
来源： https://blog.csdn.net/jdsnpgxj/article/details/110082954

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9