1. 基礎介紹

  最通用的I/O函式，只要設定好引數，read、readv、recv、recvfrom和write、writev、send、sendto等函式都可以對應換成這兩個函式來呼叫。同時，各種輸出函式呼叫也可以替換成sendmsg呼叫。

#include <sys/socket.h>
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
ssizt_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

大部分引數都在 msghdr結構中

struct iovec
{                   /* Scatter/gather array items */
    void *iov_base; /* Starting address */
    size_t iov_len; /* Number of bytes to transfer */
};

struct msghdr
{
    void *msg_name;        /* optional address */
    socklen_t msg_namelen; /* size of address */
    struct iovec *msg_iov; /* scatter/gather array */
 

    size_t msg_iovlen;   /* # elements in msg_iov */
    void *msg_control;   /* ancillary data, see below */
    size_t msg_controllen; /* ancillary data buffer len */
    int msg_flags;         /* flags on received message */
};

struct msghdr 結構體引數說明：

• msg_name : 指向一個套接字地址結構，用於存放接受者或者傳送者的協議地址。無需指明時，置為空 。
• msg_iov，msg_iovlen : 指定輸入或輸出的緩衝區陣列。
• msg_control，msg_controllen : 可選的輔助資料的位置和大小。

注意事項：

1. 在sendmsg中，會忽略msg_flags成員，他會按照引數flags直接處理。那麼當我們去設定MSG_DONTWAIT(臨時非阻塞)是就把flags設為MSG_DONTWAIT而把msg_flags設為不起作用。
2. 在recvmsg中，使用msg_flags引數，他會將flags複製到msg_flags中進行處理。另外核心還可能將msg_flags的值更改。（因為在呼叫這兩個函式的時候，第二個引數都是通過指標去呼叫的）

2. 圖解其結構

  協議地址16位元組，輔助資料20位元組。然後 iovec() 是三個緩衝資料陣列。

• msg_name :填充了一個套接字地址結構。包括：源ip和埠
• msg_namelen :因為呼叫前和呼叫後之沒有發生改變，所以還是返回 16
• msg_control:填充了一個cmsghdr()結構
• msg_controllen:，返回實際填入的位元組數—>16
• msg_flags:也會被核心更新，但是在這裡沒有標誌返回給程序

   5組I/O函式的比較

3. 輔助資料

輔助資料又叫作控制資訊，通過msg_control和msg_controllen來實現傳送和接受。輔助資料的用途主要有：

它由一個或者多個輔助物件構成。物件由頭部和身體組成 。頭部是struct cmsghdr結構，身體是實際資料。 類似於http報文的結構。可以在頭部與身體之間有填充位元組，也可以在身體與下一個物件之間有填充位元組。見下圖 ：

struct cmsghdr {
     size_t cmsg_len;    /* Data byte count, including header
                             (type is socklen_t in POSIX) */
      int    cmsg_level;  /* Originating protocol */
      int    cmsg_type;   /* Protocol-specific type */
  /* followed by
      unsigned char cmsg_data[]; */
   };

注意事項： 由msg_control指向的輔助資料必須為cmsghdr結構適當的對齊。

   以下是在一個控制緩衝區中出現2個輔助資料物件的例子：

以下是通過一個unix域套接字傳遞描述符 或者傳遞憑證時所用的cmsghdr結構：

疑問：那麼假如對端傳遞過來了一個描述符的話，那我如何能夠獲取到該輔助資料吶？自己手動分配空間給cmsg_data[]嗎？當然不是，這些系統已經幫我們想好了。系統提供了以下的5個巨集來實現。

#include <sys/socket.h>
#include <sys/param.h>
struct cmsghdr *CMSG_FIRSTHDR(struct msghdr *mhdrptr);
    //返回：指向第一個cmsghdr結構的指標，若無輔助資料則為NULL
struct cmsghdr *CMSG_NXTHDR(struct msghdr *mhdrptr, struct cmsghdr *cmsghdr);
    //返回：指向下一個cmsghdr結構的指標，若不再有輔助資料物件則為NULL
unsigned char *CMSG_DATA(struct cmsghdr *cmsgptr);
    //返回：指向與cmsghdr結構關聯的資料的第一個位元組的指標
unsigned char *CMSG_LEN(unsigned int length);
    //返回：給定資料量下存放到cmsg_len中的值
unsigned char *CMSG_SPACE(unsigned int length);
    //返回：給定資料量下一個輔助資料物件總的大小。

那麼就可以進行如下呼叫啦！！

struct msghdr msg;
struct cmsghdr *cmsgptr;
for (cmsgptr = CMSG_FIRSTHDR(&msg); cmsgptr != NULL;
     cmsgptr = CMSG_NXTHDR(&msg, cmsgptr))
{
    /* 判斷是否自己需要 msg_level和msg_type */
    u_char *ptr;
    ptr = CMSG_DATA(cmsgptr); /* 獲取輔助資料 */
    /*通過ptr處理身體部分*/
}

注意事項： CMSG_LEN不計身體與下一個物件之間的填充位元組，CMSG_SPACE反之。

例項1 ：使用sendmsg和recvmsg在程序之間傳遞描述符，見下一篇部落格.

附錄：（1）recvfrom && sendto 函式

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/socket.h>

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);

  通常在UDP中使用，當然也可以用於TCP！因為UDP是無連線的，所以每次傳送和接受時需要指明(IP地址和埠號)。