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¿ÉÄÜÒѾ ÏÂÏß!
"）;
}
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
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