WinSocket编程.docx
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WinSocket编程
WinSocket编程
默认分类2009-12-0710:
33:
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什么是Socket
接触网络编程当然要了解Socket，Socket（套接字）是一种网络编程接口，Socket提供了很多灵活的函数，帮助程序员写出高效的网络应用。
Socket分为BSDUNIX和windows两个版本。
在win32平台上的Winsock编程都要经过下列基本步骤：
定义变量——获得Winsock版本——加载Winsock库——初始化——创建套接字——设置套接字——关闭套接字——卸载Winsock库
使用winsock2API编程，必须包含头文件winsock2.h（链接环境WS2_32.LIB），头文件winsock.h（WSOCK32.LIB）是为了兼容winsock1程序时使用的，另外mswsock.h（MSWSOCK.DLL）是微软的扩展类，用于开发高性能的winsock程序。
准备好后，你就可以着手建立你的第一个网络程序了。
二，Socket编程的基本过程
Socket通信分为面向连接的通信（TCP）和面向无连接的通信（UDP），通信流程如下：
面向连接的通信
无连接的通信
1，Winsock初始化和结束
每一个winsock应用程序必须首先加载相应的winsockdll版本。
方法是调用：
intWSAStartup（
WORDwVersionRequested,库版本，高字节副版本，低字节主版本
LPWSADATAlpWSAData结构指针，函数自动填充该结构。
）;函数调用成功返回0
可以用宏MAKEWORD（x,y）用来指定第一个参数的值
2，建立套接字
套接字是传输提供者的一个句柄。
SOCKETsocket（
intaf,
inttype,
intprotocolIPPROTO_TCP，IPPROTO_UDP，0（如果不想指定）
）;
第一个参数指定通信协议的协议族，AF_INET（IPv4）或AF_INET6（IPv6）（因为Socket是网络编程接口而不是一个协议，它使用流行的网络协议（TCP/IP，IPX）为应用程序提供的一个编程接口。
）
第二个参数指定要创建的套接字的类型。
SOCK_STREAM（TCP流套接字）,SOCK_DGRAM（UDP数据包套接字），SOCK_RAW（原始套接字）
第三个参数指定应用程序所指定应用程序所使用的通信协议。
函数成功返回套接字描述符，失败返回INVALID_SOCKET
3，配置套接字
当创建一个套接字后，再进行网络通信之前，必须先配置Socket。
面向连接的客户端Socket通过调用connect函数在Socket数据结构中保存地址和远端信息。
无连接客户端，服务端以及面向连接Socket的服务端，通过调用bind函数来配置本地信息。
intbind（
SOCKETs,创建的套接字
conststructsockaddrFAR*name,指向地址缓冲区的指针
intnamelen地址缓冲区的大小
）;
成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR
当创建一个套接字后，套接字数据结构中有一个默认的IP地址和默认的端口号。
一个服务程序必须调用bind函数来给其绑定一个IP地址和一个特定的端口号。
第二个参数指定一个sockaddr结构定义如下：
structsockaddr{
u_shortsa_family;
charsa_data[14];
};
我们通常使用另外一个等价的地址结构：
structsockaddr_in{
shortsin_family;
u_shortsin_port;
structin_addrsin_addr;
charsin_zero[8];
};
其中sin_family是通信协议族，
sin_port
指明端口号，
sin_addr
结构中有一个字段s_addr，表示IP地址，该字段是一个整数，
一般用函数inet_addr把点分字符串形式的IP地址转化成unsignedlong型的整数值。
如果指定为htonl（INADDR_ANY）,那么无论哪个网段上的客户机都能与该服务器通信，
否则，只有与指定IP地址处于同一网段上的客户机能与该服务器通信。
sin_zero[8]
为填充，使两个结构大小相同。
有一些细节学要说明：
在计算机把IP地址和端口号指定成多字节时，这个数是按“主机字节”（host-byte）顺序表示的，不同的处理器对数的表示方法有“大头”（big-endian——最有意义的字节到最无意义的字节）和“小头”（little-endian）两种形式。
但是如果在网络上指定IP地址和端口号时，必须按照big-endian的形式，一般称之为“网络字节”（network-byte）顺序。
以下几个函数将主机字节顺序转换成网络字节顺序：
u_longhtonl（u_longhostlong）;
intWSAHtonl（
SOCKETs,
u_longhostlong,
u_longFAR*lpnetlong通过指针返回网络字节顺序的4个字节的数
）;
u_shorthtons（u_shorthostshort）;
intWSAHtons（
SOCKETs,
u_shorthostshort,
u_shortFAR*lpnetshort通过指针返回网络字节顺序的2个字节的数
）;
以下几个函数将网络字节顺序转换成主机字节顺序：
u_longntohl（u_longnetlong）;
intWSANtohl（
SOCKETs,
u_longnetlong,
u_longFAR*lphostlong
）;
u_shortntohs（u_shortnetshort）;
intWSANtohs（
SOCKETs,
u_shortnetshort,
u_shortFAR*lphostshort
）;
4，实现功能
（1）服务器端:
需要对绑定的端口进行侦听，函数原型如下
intlisten（
SOCKET
s
int
backlog
）;
Backlog
是客户连接请求队列的最大数量，而不是客户机连接的数量限制。
处于侦听的套接字将维护一个客户连接请求队列。
该函数执行成功返回0，失败返回
SOCKET_ERROR
此外，需要从连接请求队列中取出最前面的一个客户请求，需要用到accept（）函数：
SOCKETaccept（
SOCKET
s
structsockaddrFAR*
addr
intFAR*
addrlen
）;
该函数创建一个新的套接字来与客户套接字建立通信，如果连接成功，就返回新建的套接字描述符，
以后与客户通信的就是该套接字，而侦听套接字则继续接受新的连接；如果失败就返回
INVALID_SOCKET
第一个参数是侦听套接字
第二个套接字用来返回新创建的套接字的地址结构
第三个套接字返回地址结构的长度
（2）客户端:
connect函数是客户机建立与远程服务器连接而使用的。
intconnect（
SOCKET
s
conststructsockaddrFAR*
name
int
namelen
）;
5，数据传输
收发数据时网络编程的一切在这里我们只讨论同步函数send和recv，
不讨论异步函数WSASend和WSARecv。
数据发送要用到send函数，原型如下：
intsend（
SOCKETs,
constcharFAR*buf,发送数据缓冲区的地址
intlen,要发送的字节数
intflags一般为0,MSG_DONTROUTE,MSG_OOB（外带数据）
）;
成功返回发送字节数，出错返回SOCKET_ERROR
注意send函数把数据从buf复制到socket发送缓冲区后就返回了，
但是这些数据并不时马上就发送到连接的另一端。
在已连接的套接字上接受数据，recv函数是最基本的方式。
intrecv（
SOCKETs,
charFAR*buf,
intlen,准备接收的字节数或buf缓冲区长度
intflags0,MSG_PEEK,MSG_OOB其中MSG_PEEK表示将有用的数据复制到所提供的接收端缓冲区，
但是没有从系统缓冲区中将它删除
）;
成功返回接收的数据的字节数量，失败返回SOCKET_ERROR，如果接受数据时网络中断返回0
6，关闭Socket
一旦完成任务，记得将套接字关闭以释放资源：
intcloseSocket（SOCKETs）
三，Socket编程实例
讲了这么多其实还是看实例最为重要了，下面我提供了最简单的面向连接的客户端和服务端程序，
当服务端接受客户端的连接后，先是该客户机地IP地址，并向客户端发送一个回应消息，
最后关闭该连接套接字。
这样的服务器当然没什么实际的用途。
设计一个基本的网络服务器有以下几个步骤：
1、初始化WindowsSocket
2、创建一个监听的Socket
3、设置服务器地址信息，并将监听端口绑定到这个地址上
4、开始监听
5、接受客户端连接
6、和客户端通信
7、结束服务并清理WindowsSocket和相关数据，或者返回第4步
#include
#include
#defineSERVPORT5050
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）
voidmain（void）
{
WSADATAwsaData;
SOCKETsListen;//监听socket
SOCKETsClient;//连接socket
SOCKADDR_INserverAddr;//本机地址信息
SOCKADDR_INclientAddr;//客户端地址信息
intclientAddrLen;//地址结构的长度
intnResult;
//初始化WindowsSocket2.2
WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData）;
//创建一个新的Socket来响应客户端的连接请求
sListen=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP）;
//填写服务器绑定的地址信息
//端口为5150
//IP地址为INADDR_ANY，响应每个网络接口的客户机活动
//注意使用htonl将IP地址转换为网络格式
serverAddr.sin_family=AF_INET;
serverAddr.sin_port=htons（SERVPORT）;
serverAddr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;
memset（&（serverAddr.sin_zero）,0,sizeof（serverAddr.sin_zero））;
//绑定监听端口
nResult=bind（sListen,（SOCKADDR*）&serverAddr,sizeof（SOCKADDR））;
if（nResult==SOCKET_ERROR）
{
printf（"bindfailed!
\n"）;
return;
}
//开始监听，指定最大接受队列长度5，不是连接数的上限
listen（sListen,5）;
//接受新的连接
while
（1）
{
clientAddrLen=sizeof（SOCKADDR）;
sClient=accept（sListen,（SOCKADDR*）&clientAddr,&clientAddrLen）;
if（sClient==INVALID_SOCKET）
{
printf（"Acceptfailed!
"）;
}
else
{
printf（"Acceptedclient:
%s:
%d\n",inet_ntoa（clientAddr.sin_addr）,ntohs（clientAddr.sin_port））;
//向客户端发送信息
nResult=send（sClient,"Connectsuccess!
",16,0）;
if（nResult==SOCKET_ERROR）
{
printf（"sendfailed!
"）;
}
}
//我们直接关闭连接，
closesocket（sClient）;
}
//并关闭监听Socket，然后退出应用程序
closesocket（sListen）;
//释放WindowsSocketDLL的相关资源
WSACleanup（）;
}
客户机程序如下：
#include
#include
#defineSERVPORT5050//端口为5150
#defineMAXDATASIZE100
#defineSERVIP"127.0.0.1"//服务器IP地址为"127.0.0.1"，注意使用inet_addr将IP地址转换为网络格式
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）
voidmain（intargc,char*argv[]）
{
WSADATAwsaData;
SOCKETsConnect;
SOCKADDR_INserverAddr;
intrecvbytes;
charbuf[MAXDATASIZE];
//初始化WindowsSocket2.2
WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData）;
//创建一个新的Socket来连接服务器
sConnect=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP）;
//填写连接地址信息
serverAddr.sin_family=AF_INET;
serverAddr.sin_port=htons（SERVPORT）;
serverAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr（SERVIP）;
memset（&（serverAddr.sin_zero）,0,sizeof（serverAddr.sin_zero））;
//向服务器发出连接请求
if（connect（sConnect,（SOCKADDR*）&serverAddr,sizeof（SOCKADDR））==SOCKET_ERROR）
{
printf（"connectfailed!
\n"）;
return;
}
//接受服务器的回应消息
recvbytes=recv（sConnect,buf,MAXDATASIZE,0）;
if（recvbytes==SOCKET_ERROR）
{
printf（"recvfailed!
\n"）;
}
else
{
buf[recvbytes]='\0';
printf（"%s\n",buf）;
}
closesocket（sConnect）;
//释放WindowsSocketDLL的相关资源
WSACleanup（）;
}
四，结束语
这里介绍的只不过是winsock最基础最基础的知识，开发网络程序从来都不是一件容易的事情，
尽管只需要遵守很少的一些规则:
创建套接字,发起连接，接受连接，
发送和接受数据。
真正的困难在于：
让你的程序可以适应从单单一个连接到几千个连接，
即开发一个大容量，具可扩展性的Winsock应用程序。
Winscok编程很重要的一部分是IO处理，分别提供了“套接字模式”和“套接字I/O模型”，
可对一个套接字上的I/O行为进行控制。
其中，套接字模式用于决定在随一个套接字调用时，那些Winsock函数的行为，
有阻塞和非阻塞两种模式。
而另一方面，套接字模型描述了一个应用程序如何对套接字上进行的I/O进行管理及处理，
包括包括Select，WSAAsyncSelect，WSAEventSelect，IO重叠模型，完成端口等。
在这里推荐一本好书《windows网络编程技术》，有兴趣研究的同志可以去啃一啃。
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