c++中socketpair函数示例详解
2025年07月29日
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C/C++ •
socketpair() 是 unix/linux 系统中用于创建一对相互连接的匿名套接字的系统调用，专为 进程间通信 (ipc) 设计。这对套接字在创建后即处于连接状态，无需绑定地址或手动连接，特别
socketpair() 是 unix/linux 系统中用于创建一对相互连接的匿名套接字的系统调用，专为 进程间通信 (ipc) 设计。这对套接字在创建后即处于连接状态，无需绑定地址或手动连接，特别适用于父子进程或线程间通信。
函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);
| 参数 | 说明 |
|---|
domain | 协议族：通常为 af_unix（本地通信）或 af_local（同义） |
type | 套接字类型：sock_stream（流式）或 sock_dgram（数据报） |
protocol | 协议：通常为 0（自动选择） |
sv[2] | 用于存储两个套接字描述符的数组（输出参数） |
| 返回值 | 成功返回 0，失败返回 -1 并设置 errno |
核心特性
- 匿名连接
- 套接字对在创建时已自动连接，无需调用
bind(), listen(), accept(), connect()。
- 双向通信
- 高效 ipc
- 无文件路径
- 与命名 unix 套接字不同，不会在文件系统中创建节点。
使用场景
- 父子进程通信
- 父进程创建套接字对 →
fork() → 父子进程各关闭一端 → 通过剩余套接字通信。
- 线程间通信
- 替代管道 (pipe)
使用步骤
- 调用
socketpair() 创建套接字对 - 根据场景关闭不需要的描述符
- 通过
read()/write() 或 send()/recv() 通信 - 通信完成后关闭所有描述符
示例代码：父子进程通信
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main() {
int sv[2]; // 套接字对
pid_t pid;
char buf[128];
// 1. 创建流式套接字对
if (socketpair(af_unix, sock_stream, 0, sv) == -1) {
perror("socketpair");
exit(1);
}
// 2. 创建子进程
pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork");
exit(1);
}
if (pid == 0) { // 子进程
close(sv[0]); // 关闭父进程端
// 3. 向父进程发送消息
const char *msg = "hello from child";
write(sv[1], msg, strlen(msg) + 1);
// 4. 接收父进程回复
read(sv[1], buf, sizeof(buf));
printf("child received: %s\n", buf);
close(sv[1]); // 关闭子进程端
exit(0);
}
else { // 父进程
close(sv[1]); // 关闭子进程端
// 3. 接收子进程消息
read(sv[0], buf, sizeof(buf));
printf("parent received: %s\n", buf);
// 4. 回复子进程
const char *reply = "hello from parent";
write(sv[0], reply, strlen(reply) + 1);
close(sv[0]); // 关闭父进程端
wait(null); // 等待子进程退出
}
return 0;
}
关键参数详解
1.domain协议族
af_unix / af_local
本地通信（进程间通信），唯一推荐选项（其他如 af_inet 通常不支持）。
2.type套接字类型
| 类型 | 特性 |
|---|
sock_stream | 可靠、双向、面向连接的字节流（类似 tcp），无消息边界 |
sock_dgram | 数据报服务（类似 udp），保留消息边界（在 af_unix 中仍可靠） |
| 扩展标志 | |
sock_nonblock | 非阻塞模式（linux 特有，如 sock_stream | sock_nonblock） |
sock_cloexec | 执行 exec 时关闭描述符（避免泄漏） |
3.protocol
与管道的对比
| 特性 | socketpair() | pipe() |
|---|
| 通信方向 | 双向（全双工） | 单向（半双工） |
| 数据流类型 | 流式/数据报 | 字节流 |
| 描述符数量 | 2 个（均可读写） | 2 个（一个读，一个写） |
| 进程关系 | 需继承描述符（通常用于父子进程） | 同左 |
| 控制能力 | 支持非阻塞、信号驱动等高级选项 | 功能有限 |
常见错误处理
if (socketpair(af_unix, sock_stream, 0, sv) == -1) {
switch(errno) {
case emfile: // 进程描述符耗尽
perror("too many open files");
break;
case eafnosupport: // 不支持的协议族
perror("unsupported address family");
break;
case eprotonosupport: // 不支持的协议
perror("unsupported protocol");
break;
default:
perror("socketpair");
}
exit(exit_failure);
}
注意事项
- 描述符关闭
- 通信双方需显式关闭未使用的描述符（避免资源泄漏）。
- 协议族限制
- 可移植代码应仅使用
af_unix（其他协议族如 af_inet 可能不被支持）。
- 阻塞与非阻塞
- 默认阻塞模式，可通过
fcntl(fd, f_setfl, o_nonblock) 或 sock_nonblock 标志设为非阻塞。
- 进程关系
- 套接字对只能在有亲缘关系的进程间继承（或通过
sendmsg() 传递描述符）。
适用场景对比
| 场景 | 推荐方法 |
|---|
| 父子进程双向通信 | socketpair() |
| 无亲缘关系进程通信 | 命名 unix 套接字 |
| 简单单向数据流（如日志） | pipe() |
| 高性能 ipc（linux 特有） | eventfd()/signalfd() |
socketpair() 是进程间双向通信的轻量级解决方案，结合了管道的易用性和套接字的灵活性，尤其适合需要在亲缘进程间高效传递数据的场景。
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