Beej's Guide to Network Programming 系列連載 11：connect() — 客戶端發起連線

函數原型

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

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

參數說明

• sockfd：socket() 回傳的檔案描述符
• serv_addr：目標伺服器位址結構 (含 IP 與埠號)
• addrlen：結構大小

現代實戰範例：連線至 www.example.com:3490

struct addrinfo hints, *res;
int sockfd;

// 1. 設定 hints (客戶端不需 AI_PASSIVE)
memset(&hints, 0, sizeof(hints));
hints.ai_family   = AF_UNSPEC;     // IPv4 或 IPv6
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;   // TCP

// 2. 解析目標位址
getaddrinfo("www.example.com", "3490", &hints, &res);

// 3. 建立 socket
sockfd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);

// 4. 發起連線 - 直接使用 res 內容
connect(sockfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen);

// 5. 連線成功！現在可用 send()/recv() 通訊
freeaddrinfo(res);

為什麼客戶端不需要 bind()？

• 作業系統在 connect() 時自動從暫時埠號範圍 (通常 32768-60999) 挑選一個未使用的埠號
• 此埠號僅作為來源埠號，伺服器端透過封包自動得知
• 連線關閉後埠號釋放，重複使用

進階：遍歷多重位址嘗試連線

getaddrinfo() 可能回傳多個位址 (IPv4 + IPv6)，健壯的客戶端應依序嘗試直到成功：

int sockfd = -1;
for (struct addrinfo *p = res; p != NULL; p = p->ai_next) {
    sockfd = socket(p->ai_family, p->ai_socktype, p->ai_protocol);
    if (sockfd == -1) continue;
    
    if (connect(sockfd, p->ai_addr, p->ai_addrlen) == 0) {
        break;  // 成功
    }
    close(sockfd);
    sockfd = -1;
}
if (sockfd == -1) {
    // 所有位址都連線失敗
}
freeaddrinfo(res);

回傳值與錯誤處理

• 成功：回傳 0
• 失敗：回傳 -1，設定 errno
• 常見錯誤：
  • ECONNREFUSED：目標埠口無程式監聽
  • ETIMEDOUT：連線逾時 (網路不通、防火牆阻擋)
  • ENETUNREACH：網路不可達
  • EADDRNOTAVAIL：無法指派來源位址

非阻塞連線 (Non-blocking Connect)

若不想讓 connect() 阻塞主執行緒：

// 設定非阻塞
int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

int ret = connect(sockfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen);
if (ret == -1 && errno == EINPROGRESS) {
    // 連線進行中，使用 select()/poll()/epoll() 等待可寫事件
    // 可寫時表示連線完成 (或失敗)，需用 getsockopt(SO_ERROR) 檢查
}

結語

connect() 是客戶端「撥號」的動作。現代寫法同樣依賴 getaddrinfo() 取得位址資訊，**零硬編碼、自動支援 IPv4/IPv6、健壯遍歷多重位址**。掌握同步與非阻塞兩種模式，能應對從簡單 CLI 工具到高併發伺服器的各種場景。下一章將探討伺服器端的 listen() 與 accept()。