Unix Socket作为操作系统级进程间通信（IPC）的核心机制，其函数设计体现了Unix哲学的简洁与高效。通过抽象网络通信为文件描述符操作，开发者能以统一接口处理本地与网络通信。核心函数如socket()、bind()、listen()、accept()构建了服务端基础架构，而connect()、send()、recv()则支撑客户端交互。关键数据结构sockaddr统一地址表示，ioctl()提供底层控制，select()/poll()实现多路复用。这些函数通过系统调用暴露，兼具网络协议栈能力与本地IPC效率，成为C/C++网络编程的基石。其错误处理机制依赖errno与返回值，需结合getsockopt()获取详细状态。
一、核心操作函数
以下表格对比服务端与客户端核心函数的差异：
| 函数类别 | 服务端函数 | 客户端函数 | 关键参数 |
|---|---|---|---|
| 创建阶段 | socket() | socket() | AF_INET/AF_UNIX, Stream/Dgram |
| 绑定阶段 | bind() | - | sockaddr结构体 |
| 监听阶段 | listen() | - | backlog连接数 |
| 连接建立 | accept() | connect() | 已完成的sockaddr, 目标地址 |
二、I/O处理函数
表格展示send()与recv()的参数差异：
| 函数 | 方向 | 标志位参数 | 返回值含义 |
|---|---|---|---|
| send() | 发送 | MSG_DONTWAIT等 | 实际发送字节数 |
| recv() | 接收 | MSG_PEEK等 | 实际接收字节数 |
| write() | 通用写入 | - | 写入字节数 |
| read() | 通用读取 | - | 读取字节数 |
三、套接字选项设置
表格对比setsockopt()与getsockopt()的应用场景：
| 函数 | 层级 | 典型选项 | 作用范围 |
|---|---|---|---|
| setsockopt() | SOL_SOCKET | SO_REUSEADDR | 全局套接字层 |
| setsockopt() | TCP_NODELAY | TCP协议层 | |
| getsockopt() | SOL_SOCKET | SO_ERROR | 错误状态查询 |
| getsockopt() | IP_TTL | IP协议层 |
四、地址处理函数
地址转换相关函数对比：
| 函数 | 输入类型 | 输出类型 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| inet_pton() | 文本IP(v4/v6) | 二进制sockaddr | 字符串转结构体 |
| inet_ntop() | 二进制sockaddr | 文本IP | 结构体转字符串 |
| getsockname() | - | sockaddr | 获取本地绑定地址 |
| getpeername() | - | sockaddr | 获取对端地址 |
五、高级特性函数
表格展示带外数据与多播相关函数：
| 功能类别 | 函数 | 协议支持 | 特殊参数 |
|---|---|---|---|
| 带外数据 | send() with MSG_OOB | TCP/UDP | TCP紧急数据 |
| 多播发送 | setsockopt() SO_SETMULTICAST | UDP | 多播组管理 |
| 广播设置 | setsockopt() SO_BROADCAST | UDP | 启用广播权限 |
| 全双工控制 | shutdown() | TCP/UDP | 单向关闭通道 |
六、错误处理机制
错误处理相关函数与全局变量对比：
| 检测方式 | 函数/变量 | 适用场景 | 信息粒度 |
|---|---|---|---|
| 返回值检查 | -1返回值 | 所有系统调用 | 操作成功性 |
| errno全局变量 | errno | 错误发生时 | 错误类型码 |
| SO_ERROR选项 | getsockopt(SO_ERROR) | 异步错误检测 | 累积错误状态 |
| perror()函数 | perror() | 可读性错误描述 |
七、多路复用函数
select()与poll()的参数对比：
| 函数 | 监视对象 | 参数结构 | 最大监视数 |
|---|---|---|---|
| select() | fd_set集合 | fd_set, timeval | |
| poll() | pollfd数组 | struct pollfd[] | |
| pselect() | 同select() | 增加sigmask参数 | |
| epoll_wait() | epoll实例 | struct epoll_event[] |
八、性能优化函数
表格对比缓冲区管理与协议优化函数：
| 优化类型 | 相关函数 | 作用效果 | 适用协议 |
|---|---|---|---|
| 缓冲区调整 | setsockopt(SO_RCVBUF) | 增大接收窗口 | |
| Nagle算法控制 | setsockopt(TCP_NODELAY) | 禁用合并小包 | |
| 保活设置 | setsockopt(SO_KEEPALIVE) | 定期探测连接 | |
| CORK选项 | setsockopt(TCP_CORK) | 合并数据包发送 |
Unix Socket函数体系通过分层抽象实现了网络通信的标准化处理。从socket()创建通信端点开始，服务端通过bind()/listen()进入监听状态，客户端通过connect()建立连接。数据传输阶段的send()/recv()与write()/read()形成互补，前者支持协议控制标志，后者提供基础流操作。地址转换函数解决文本与二进制结构的映射问题，setsockopt()系列实现协议栈参数的动态调整。错误处理采用errno全局变量与SO_ERROR选项相结合的机制，兼顾同步与异步检测需求。多路复用函数突破单进程单连接限制，select()/poll()/epoll_wait()在不同场景下各显优势。性能优化相关函数通过调整缓冲策略、控制协议特性，在延迟与吞吐量之间寻求平衡。这些函数共同构建起从物理连接到应用层协议的完整通信链条，其设计思想深刻影响了现代网络编程范式。随着eBPF、SPD等新技术的兴起，Unix Socket函数体系仍在持续演进，但其核心原理仍为理解网络通信本质的重要基石。
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