VC学习笔记之一基于Visual C++的Winsock API研究.docx
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VC学习笔记之一基于VisualC++的WinsockAPI研究
1基于VisualC++的WinsockAPI研究
1.1概述
Winsock已经基本上实现了与协议无关,你可以使用Winsock来调用多种协议的功能,但较常使用的是TCP/IP协议。
Socket实际在计算机中提供了一个通信端口,可以通过这个端口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。
应用程序在网络上传输,接收的信息都通过这个Socket接口来实现。
微软为VC定义了Winsock类如CAsyncSocket类和派生于CAsyncSocket的CSocket类,它们简单易用,当然可以使用这些类来实现自己的网络程序,但是为了更好的了解WinsockAPI编程技术,这里探讨怎样使用底层的API函数实现简单的Winsock网络应用程式设计,分别说明如何在Server端和Client端操作Socket,实现基于TCP/IP的数据传送,最后给出相关的源代码。
在VC中进行WINSOCK的API编程开发的时候,需要在项目中使用下面三个文件,否则会出现编译错误。
1.WINSOCK.H:
这是WINSOCKAPI的头文件,需要包含在项目中。
2.WSOCK32.LIB:
WINSOCKAPI连接库文件。
在使用中,一定要把它作为项目的非缺省的连接库包含到项目文件中去。
3.WINSOCK.DLL:
WINSOCK的动态连接库,位于WINDOWS的安装目录下。
1.2操作步骤
1.2.1服务器端操作socket(套接字)
1)在初始化阶段调用WSAStartup()
此函数在应用程序中初始化WindowsSocketsDLL,只有此函数调用成功后,应用程序才可以再调用其他WindowsSocketsDLL中的API函数。
在程式中调用该函数的形式如下:
WSADATAwsaData;
intnRet;
if((nRet=WSAStartup(0x0202,&wsaData))!
=0)
{
AfxMessageBox("错误:
WSAStartupfailedwitherror%d\n",nRet);
return;
}
if(wsaData.wVersion!
=0x0202)
{
AfxMessageBox("错误:
WSAStartupfailedwitherror%d\n",nRet);
return;
}
其中(0x0202)表示我们用的是WinSocket版本,WSAata用来存储系统传回的关于WinSocket的资料。
2)建立Socket
初始化WinSock的动态连接库后,需要在服务器端建立一个监听的Socket,为此可以调用Socket()函数用来建立这个监听的Socket,并定义此Socket所使用的通信协议。
此函数调用成功返回Socket对象,失败则返回INVALID_SOCKET(调用WSAGetLastError()可得知原因,所有WinSocket的函数都可以使用这个函数来获取失败的原因)。
SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprotocol)
参数:
af:
目前只提供PF_INET(AF_INET);
type:
Socket的类型,常用到的有两种:
SOCK_STREAM-->TCP通信;SOCK_DGRAM-->UDP通信;
protocol:
通讯协定(如果使用者不指定则设为0),常用到的有:
IPPROTO_IP(IPPROTO_TCP)和IPPROTO_UDP;
如果要建立的是遵从TCP/IP协议的socket,第二个参数type应为SOCK_STREAM,如为UDP(数据报)的socket,应为SOCK_DGRAM。
SOCKETs;
CStringErr;
intnSockErr;
s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);
if(s==INVALID_SOCKET)
{
nSockErr=WSAGetLastError();
Err.Format(“Socket错误:
%d”,nSockErr);
AfxMessageBox(Err);
}
3)绑定端口
接下来要为服务器端定义的这个监听的Socket指定一个地址及端口(Port),这样客户端才知道待会要连接哪一个地址的哪个端口,为此我们要调用bind()函数,该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
intPASCALFARbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);
参数:
s:
Socket对象名;
name:
Socket的地址值,这个地址必须是执行这个程式所在机器的IP地址;
namelen:
name的长度;
如果使用者不在意地址或端口的值,那么可以设定地址为INADDR_ANY,及Port为0,WindowsSockets会自动将其设定适当之地址及Port(1024到5000之间的值)。
此后可以调用getsockname()函数来获知其被设定的值。
注:
因为TCP数据包的TCP头结构中,使用了16位的域来表示一个端口号。
因此,有65536个可能的端口号。
不过,0-1023是周知口(众所周知的端口,比如80是超文本传输协议http的端口,25是简单邮件传输协议smtp的端口,20和21是文件传输协议ftp的端口等),比1023大的端口号通常被称为高端口号。
应用程序一般使用高端口号提供自己的通信服务,其中,端口1024~4999可以被任意的客户端端口所使用,客户端套接字通常使用这个范围段的端口;端口5000~65535为用户定义的服务器端口所使用,如果客户端需要事先知道服务器的端口,那么服务器套接字就应该使用这个范围的端口值。
SOCKADDR_INaddr;
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(5050);//端口号
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
if(bind(s,(SOCKADDR*)&addr,sizeof(addr))==SOCKET_ERROR)
{
nSockErr=WSAGetLastError();
Err.Format("Bind错误:
%d");
AfxMessageBox(Err);
}
4)监听
当服务器端的Socket对象绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。
listen()函数使服务器端的Socket进入监听状态,并设定可以建立的最大连接数。
该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
intPASCALFARlisten(SOCKETs,intbacklog);
参数:
s:
需要建立监听的Socket;
backlog:
最大连接个数,起最大值为SOMAXCONN;
if(listen(Pserver,1)==SOCKET_ERROR)
{
nSockErr=WSAGetLastError();
AfxMessageBox("shibai2");
}
服务器端的Socket调用完listen()后,如果此时客户端调用connect()函数提出连接申请的话,Server端必须再调用accept()函数,这样服务器端和客户端才算正式完成通信程序的连接动作。
为了知道什么时候客户端提出连接要求,从而服务器端的Socket在恰当的时候调用accept()函数完成连接的建立,我们就要使用WSAAsyncSelect()函数,让系统主动来通知我们有客户端提出连接请求了。
该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
WSAAsyncSelect()要求某一Socket有事件(event)发生时通知使用者此函数用来请求WindowsSocketsDLL为窗口句柄发一条消息-无论它何时检测到由lEvent参数指明的网络事件。
要发送的消息由wMsg参数标明.被通知的套接口由s标识。
本函数自动将套接口设置为非阻塞模式。
lEvent参数由下表中列出的值组成:
FD_READ欲接收读准备好的通知
FD_WRITE欲接收写准备好的通知
FD_OOB欲接收带边数据到达的通知
FD_ACCEPT欲接收将要连接的通知
FD_CONNECT欲接收已连接好的通知
FD_CLOSE欲接收套接口关闭的通知
这个函数可以认为是WINSOCKAPI中最为重要的一个函数。
要想使用好这个函数,你必须对WINDOWS编程的事件驱动和消息传递有很清楚的了解。
intPASCALFARWSAAsyncSelect(SOCKETs,HWNDhWnd,unsignedintwMsg,longlEvent);
参数:
s:
Socket对象;
hWnd:
接收消息的窗口句柄;
wMsg:
传给窗口的消息;
lEvent:
被注册的网络事件,也即是应用程序向窗口发送消息的网路事件,该值为下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、D_CONNECT、FD_CLOSE的组合,各个值的具体含意为FD_READ:
希望在套接字S收到数据时收到消息;FD_WRITE:
希望在套接字S上可以发送数据时收到消息;FD_ACCEPT:
希望在套接字S上收到连接请求时收到消息;FD_CONNECT:
希望在套接字S上连接成功时收到消息;FD_CLOSE:
希望在套接字S上连接关闭时收到消息;FD_OOB:
希望在套接字S上收到带外数据时收到消息。
具体应用时,wMsg应是在应用程序中定义的消息名称,而消息结构中的lParam则为以上各种网络事件名称。
所以,可以在窗口处理自定义消息函数中使用以下结构来响应Socket的不同事件:
switch(lParam)
{caseFD_READ:
…
break;
caseFD_WRITE、
…
break;
…
}
附注:
Winsock异步模型之(事件通知模型WSAAsyncSelect)
WSAAsyncSelect使用此模型,应用程序可在一个套接字上进行以windows消息为基础的网络事件通知,此模型提供了读写数据能力的异步通知,但不提供异步数据传送。
异步数据传送有“重叠及完成端口模型提供”。
intWSAAsyncSelect(
SOCKETs,//要进行操作的SOCKET
HWNDhWnd,//要绑写的窗口句柄(当事件发生后要接收消息的窗口)
unsignedintwMsg,//网络事件发生时的的消息响应
longlEvent//感兴趣的网络事件,请查阅MSDN
);
使用方法可分为:
(1)初始化套接字相关信息:
(2)开始启动一个事件通知。
WSAAsyncSelect(Sock,hWnd,自定义消息,网络事件)
(3)响应窗口的自定义消息处理函数, 其中lparam的高位字包含了可能出现的错误代码,低字节表示发生的网络事件。
wParam表示发生网络事件的套接字。
WSAGETSELECTERROR(lParam);//查看是否出现错误,获取低字节位
WSAGETSELECTEVENT(lParam);//查看发生了什么事件,获取高字节位
事件种类请查看MSDN,可用WSAGetLastError()来获取错误信息。
注意:
多个事件务必在套接字上一次完成注册。
一旦在某个套接字上启用了事件通知,注册过的事件将一直有效,除非明确调用closesocket命令,或针对这个套接字再调用WSAAsyncSelect更改注册过的网络事件。
优点:
可在系统开销不大的情况下同时处理许多连接。
缺点:
即使用不需要窗口(如服务器,控制台)它也不得不额外使用一个窗口。
同时如果处理成千上万套接字的所有事件,性能可想而知。
MFC的CSocket所使用的正是这种事件通知模型
如自定的消息响应函数为;响应的事件为FD_ACCEPT
OnSockAccept(WPARAMwParam,LPARAMlParam)
{
If(WSAGETSELECTERROR(lParam))
{
//有错误发生,可用WSAGetLastError获取错误
}
SOCKETAccept;
Accept=accept((SOCKET)wParam,NULL,NULL);
//接下来可再注册相应的事件通知
WSAAsyncSelect(Accept,窗口句柄,自定义的消息响应,网络事件FD_READ|FD_CLOSE或其它);
}
如果有服务器端,则在创建并绑定套接字之后,监听开始之前就须开始事件通知。
5)服务器端接受客户端的连接请求
当Client提出连接请求时,Server端hwnd视窗会收到WinsockStack送来我们自定义的一个消息,这时,我们可以分析lParam,然后调用相关的函数来处理此事件。
为了使服务器端接受客户端的连接请求,就要使用accept()函数,该函数新建一Socket与客户端的Socket相通,原先监听之Socket继续进入监听状态,等待他人的连接要求。
该函数调用成功返回一个新产生的Socket对象,否则返回INVALID_SOCKET。
SOCKETPASCALFARaccept(SCOKETs,structsockaddrFAR*addr,intFAR*addrlen);
参数:
s:
Socket的识别码;
addr:
存放来连接的客户端的地址;
addrlen:
addr的长度
pconn=accept(Pserver,&connaddr,&len);
if(pconn==INVALID_SOCKET)
{
nSockErr=WSAGetLastError();
AfxMessageBox("shibai3");
}
else
{
charbuff[1024];
if(recv(pconn,buff,sizeof(buff),0)==SOCKET_ERROR)
{
nSockErr=WSAGetLastError();
CStringxx;
xx.Format("Error:
%d",nSockErr);
AfxMessageBox(xx);
}
}
6)结束socket连接
结束服务器和客户端的通信连接是很简单的,这一过程可以由服务器或客户机的任一端启动,只要调用closesocket()就可以了,而要关闭Server端监听状态的socket,同样也是利用此函数。
另外,与程序启动时调用WSAStartup()憨数相对应,程式结束前,需要调用WSACleanup()来通知WinsockStack释放Socket所占用的资源。
这两个函数都是调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
intPASCALFARclosesocket(SOCKETs);
参数:
s:
Socket的识别码;
intPASCALFARWSACleanup(void);
参数:
无
一旦完成任务,就必须关掉连接,释放关联到那个套接字句柄的所有资源。
要真正地释放与一个开着的套接字句柄关联的资源,执行closesocket调用即可,但要明白,closesocket可能会带来负面影响,即可能会导致数据的丢失。
鉴于此,应该在调用closesocket函数之前,利用shutdown函数中断连接。
shutdown的定义如下:
intshutdown(
SOCKETs;
inthow
)
参数how可以是SD_RECEIVE、SD_SEND、或SD_BOTH中的任何一个值。
发送禁用此Socket上的发送。
接收禁用此Socket上的接收。
两者同时禁用此Socket上的发送和接收。
将how设置为Send可指定不允许后面的Send调用。
如果当前使用的是无连接的Socket,则指定Send将不会产生任何效果。
将how设置为Receive可指定不允许后面对Receive的调用。
这对于较低的协议层没有影响。
如果当前使用的是面向连接的协议,且调用Shutdown后出现以下任何一种情况,则连接将终止:
数据位于传入网络缓冲区中等待接收,又传来了一些数据。
如果当前使用的是无连接的协议,则将接受数据报并将其放入队列中。
但是,如果没有可用的缓冲区空间来存储传入的更多数据报,则会放弃这些数据报,而且不会给发送方返回任何错误。
建议不要在无连接Socket上使用Shutdown。
如果将how设置为Both,则将按上述方式同时禁用发送和接收。
异常:
SocketException:
试图访问套接字时发生错误。
有关更多信息,请参见备注部分。
ObjectDisposedException:
Socket已关闭。
注意:
如果在调用Shutdown方法时接收到SocketException,则可以使用SocketException.ErrorCode获取具体的错误代码。
aSocket->Shutdown(SocketShutdown:
:
Both);
aSocket->Close();
if(aSocket->Connected){
Console:
:
WriteLine(S"Winsockerror:
{0}",Convert:
:
ToString(System:
:
Runtime:
:
InteropServices:
:
Marshal:
:
GetLastWin32Error()));
}
1.2.2客户端Socket的操作
1)建立客户端的Socket
客户端应用程序首先也是调用WSAStartup()函数来与Winsock的动态连接库建立关系,然后同样调用socket()来建立一个TCP或UDPsocket(相同协定的sockets才能相通,TCP对TCP,UDP对UDP)。
与服务器端的socket不同的是,客户端的socket可以调用bind()函数,由自己来指定IP地址及port号码;但是也可以不调用bind(),而由Winsock来自动设定IP地址及port号码。
2)提出连接申请
客户端的Socket使用connect()函数来提出与服务器端的Socket建立连接的申请,函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
intPASCALFARconnect(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);
参数:
s:
Socket的识别码;
name:
Socket想要连接的对方地址;
namelen:
name的长度
SOCKETPclient;
sockaddr_inaddr;
SOCKADDR_INserveraddr;
intnSockErr;
WSADATAwsaData;
intnRet;
if((nRet=WSAStartup(0x0202,&wsaData))!
=0)
{
AfxMessageBox("´íÎó£ºWSAStartupfailedwitherror%d\n",nRet);
return;
}
if(wsaData.wVersion!
=0x0202)
{
AfxMessageBox("´íÎó£ºWSAStartupfailedwitherror%d\n",nRet);
return;
}
WSAStartup(0x0202,&wsaData);
charszServer[128],
szMessage[1024];
Pclient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);
if(Pclient==INVALID_SOCKET)
{
AfxMessageBox("sdflsdlkf");
}
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(4001);
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_family=AF_INET;
serveraddr.sin_port=htons(5050);
serveraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.13");//´íÎóʱ·µ»Ø-1
if(connect(Pclient,(structsockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr))==SOCKET_ERROR)
{
nSockErr=WSAGetLastError();
m_nihao=nSockErr;
UpdateData(FALSE);
AfxMessageBox("Á¬½Ó¶Ô·½Ö÷»ú³ö´í£¬¶Ô·½¿ÉÄÜÒѾÏÂÏß!
");
}
else
{
strcpy(szMessage,"sdkfkjsfk");
send(Pclient,szMessage,sizeof(szMessage),0);
}
1.2.3数据的传送
虽然基于TCP/IP连接协议(流套接字)的服务是设计客户机/服务器应用程序时的主流标准,但有些服务也是可以通过无连接协议(数据报套接字)提供的。
先介绍一下TCPsocket与UDPsocket在传送数据时的特性:
Stream(TCP)Socket提供双向、可靠、有次序、不重复的资料传送。
Datagram(UDP)Socket虽然提供双向的通信,但没有可靠、有次序、不重复的保证,所以UDP传送数据可能会收到无次序、重复的资料,甚至资料在传输过程中出现遗漏。
由于UDPSocket在传送资料时,并不保证资料能完整地送达对方,所以绝大多数应用程序都是采用TCP处理Socket,以保证资料的正确性。
一般情况下TCPSocket的数据发送和接收是调用send()及recv()这两个函数来达成,而UDPSocket则是用sendto()及recvfrom()这两个函数,这两个函数调用成功发挥发送或接收的资料的长度,否则返回SOCKET_ERROR。
intPASCALFARsend(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);
参数:
s:
Socket的识别码
buf:
存放要传送的资料的暂存区
lenbuf:
的长度
flags:
此函数被调用的方式