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socket学习总结
在计算机通信领域，socket被翻译为“套接字”，它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。
通过socket这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。
socket的典型应用就是Web服务器和浏览器：
浏览器获取用户输入的URL，向服务器发起请求，服务器分析接收到的URL，将对应的网页内容返回给浏览器，浏览器再经过解析和渲染，就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。
学习socket，也就是学习计算机之间如何通信，并编写出实用的程序。
IP地址（IPAddress）
计算机分布在世界各地，要想和它们通信，必须要知道确切的位置。
确定计算机位置的方式有多种，IP地址是最常用的，例如，114.114.114.114 是国内第一个、全球第三个开放的DNS服务地址，127.0.0.1是本机地址。
其实，我们的计算机并不知道IP地址对应的地理位置，当要通信时，只是将IP地址封装到要发送的数据包中，交给路由器去处理。
路由器有非常智能和高效的算法，很快就会找到目标计算机，并将数据包传递给它，完成一次单向通信。
目前大部分软件使用IPv4地址，但IPv6也正在被人们接受，尤其是在教育网中，已经大量使用。
端口（Port）
有了IP地址，虽然可以找到目标计算机，但仍然不能进行通信。
一台计算机可以同时提供多种网络服务，例如Web服务、FTP服务（文件传输服务）、SMTP服务（邮箱服务）等，仅有IP地址，计算机虽然可以正确接收到数据包，但是却不知道要将数据包交给哪个网络程序来处理，所以通信失败。
为了区分不同的网络程序，计算机会为每个网络程序分配一个独一无二的端口号（PortNumber），例如，Web服务的端口号是80，FTP服务的端口号是21，SMTP服务的端口号是25。
端口（Port）是一个虚拟的、逻辑上的概念。
可以将端口理解为一道门，数据通过这道门流入流出，每道门有不同的编号，就是端口号。
如下图所示：
协议（Protocol）
协议（Protocol）就是网络通信的约定，通信的双方必须都遵守才能正常收发数据。
协议有很多种，例如TCP、UDP、IP等，通信的双方必须使用同一协议才能通信。
协议是一种规范，由计算机组织制定，规定了很多细节，例如，如何建立连接，如何相互识别等。
协议仅仅是一种规范，必须由计算机软件来实现。
例如IP协议规定了如何找到目标计算机，那么各个开发商在开发自己的软件时就必须遵守该协议，不能另起炉灶。
所谓协议族（ProtocolFamily），就是一组协议（多个协议）的统称。
最常用的是TCP/IP协议族，它包含了TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP等上百个互为关联的协议，由于TCP、IP是两种常用的底层协议，所以把它们统称为TCP/IP协议族。
数据传输方式
计算机之间有很多数据传输方式，各有优缺点，常用的有两种：
SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM。
1）SOCK_STREAM表示面向连接的数据传输方式。
数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送，但效率相对较慢。
常见的http协议就使用SOCK_STREAM传输数据，因为要确保数据的正确性，否则网页不能正常解析。
2）SOCK_DGRAM表示无连接的数据传输方式。
计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。
也就是说，数据错了就错了，无法重传。
因为SOCK_DGRAM所做的校验工作少，所以效率比SOCK_STREAM高。
QQ视频聊天和语音聊天就使用SOCK_DGRAM传输数据，因为首先要保证通信的效率，尽量减小延迟，而数据的正确性是次要的，即使丢失很小的一部分数据，视频和音频也可以正常解析，最多出现噪点或杂音，不会对通信质量有实质的影响。
注意：
SOCK_DGRAM没有想象中的糟糕，不会频繁的丢失数据，数据错误只是小概率事件。
有可能多种协议使用同一种数据传输方式，所以在socket编程中，需要同时指明数据传输方式和协议。
综上所述：
IP地址和端口能够在广袤的互联网中定位到要通信的程序，协议和数据传输方式规定了如何传输数据，有了这些，两台计算机就可以通信了。
和C语言教程一样，我们从一个简单的“HelloWorld!
”程序切入socket编程。
本节演示了Linux下的代码，server.cpp是服务器端代码，client.cpp是客户端代码，要实现的功能是：
客户端从服务器读取一个字符串并打印出来。
服务器端代码server.cpp：
1.#include
2.#include
3.#include
4.#include
5.#include
6.#include
7.#include
8.
9.intmain（）{
10.//创建套接字
11.intserv_sock=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP）;
12.
13.//将套接字和IP、端口绑定
14.structsockaddr_inserv_addr;
15.memset（&serv_addr,0,sizeof（serv_addr））; //每个字节都用0填充
16.serv_addr.sin_family=AF_INET;//使用IPv4地址
17.serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"127.0.0.1"）;//具体的IP地址
18.serv_addr.sin_port=htons（1234）;//端口
19.bind（serv_sock,（structsockaddr*）&serv_addr,sizeof（serv_addr））;
20.
21.//进入监听状态，等待用户发起请求
22.listen（serv_sock,20）;
23.
24.//接收客户端请求
25.structsockaddr_inclnt_addr;
26.socklen_tclnt_addr_size=sizeof（clnt_addr）;
27.intclnt_sock=accept（serv_sock,（structsockaddr*）&clnt_addr,&clnt_addr_size）;
28.
29.//向客户端发送数据
30.charstr[]="HelloWorld!
";
31.write（clnt_sock,str,sizeof（str））;
32.
33.//关闭套接字
34.close（clnt_sock）;
35.close（serv_sock）;
36.
37.return0;
38.}
客户端代码client.cpp：
1.#include
2.#include
3.#include
4.#include
5.#include
6.#include
7.
8.intmain（）{
9.//创建套接字
10.intsock=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;
11.
12.//向服务器（特定的IP和端口）发起请求
13.structsockaddr_inserv_addr;
14.memset（&serv_addr,0,sizeof（serv_addr））;//每个字节都用0填充
15.serv_addr.sin_family=AF_INET;//使用IPv4地址
16.serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"127.0.0.1"）;//具体的IP地址
17.serv_addr.sin_port=htons（1234）;//端口
18.connect（sock,（structsockaddr*）&serv_addr,sizeof（serv_addr））;
19.
20.//读取服务器传回的数据
21.charbuffer[40];
22.read（sock,buffer,sizeof（buffer）-1）;
23.
24.printf（"Messageformserver:
%s\n",buffer）;
25.
26.//关闭套接字
27.close（sock）;
28.
29.return0;
30.}
先编译server.cpp并运行：
[admin@localhost~]$g++server.cpp-oserver
[admin@localhost~]$./server
|
正常情况下，程序运行到 accept（）函数就会被阻塞，等待客户端发起请求。
接下来编译client.cpp并运行：
[admin@localhost~]$g++client.cpp-oclient
[admin@localhost~]$./client
Messageformserver:
HelloWorld!
[admin@localhost~]$
client运行后，通过connect（）函数向server发起请求，处于监听状态的server被激活，执行accept（）函数，接受客户端的请求，然后执行write（）函数向client传回数据。
client接收到传回的数据后，connect（）就运行结束了，然后使用read（）将数据读取出来。
需要注意的是：
1）server只接受一次client请求，当server向client传回数据后，程序就运行结束了。
如果想再次接收到服务器的数据，必须再次运行server，所以这是一个非常简陋的socket程序，不能够一直接受客户端的请求。
2）上面的源文件后缀为.cpp，是C++代码，所以要用g++命令来编译。
C++和C语言的一个重要区别是：
在C语言中，变量必须在函数的开头定义；而在C++中，变量可以在函数的任何地方定义，使用更加灵活。
这里之所以使用C++代码，是不希望在函数开头堆砌过多变量。
源码解析
1）先说一下server.cpp中的代码。
第11行通过socket（）函数创建了一个套接字，参数 AF_INET表示使用IPv4地址，SOCK_STREAM表示使用面向连接的数据传输方式，IPPROTO_TCP表示使用TCP协议。
在Linux中，socket也是一种文件，有文件描述符，可以使用write（）/read（）函数进行I/O操作。
第19行通过bind（）函数将套接字serv_sock与特定的IP地址和端口绑定，IP地址和端口都保存在sockaddr_in结构体中。
socket（）函数确定了套接字的各种属性，bind（）函数让套接字与特定的IP地址和端口对应起来，这样客户端才能连接到该套接字。
第22行让套接字处于被动监听状态。
所谓被动监听，是指套接字一直处于“睡眠”中，直到客户端发起请求才会被“唤醒”。
第27行的accept（）函数用来接收客户端的请求。
程序一旦执行到accept（）就会被阻塞（暂停运行），直到客户端发起请求。
第31行的write（）函数用来向套接字文件中写入数据，也就是向客户端发送数据。
和普通文件一样，socket在使用完毕后也要用close（）关闭。
2）再说一下client.cpp中的代码。
client.cpp中的代码和server.cpp中有一些区别。
第19行代码通过connect（）向服务器发起请求，服务器的IP地址和端口号保存在sockaddr_in结构体中。
直到服务器传回数据后，connect（）才运行结束。
第23行代码通过read（）从套接字文件中读取数据。
上节演示了Linux下的socket程序，这节来看一下Windows下的socket程序。
同样，server.cpp为服务器端代码，client为客户端代码。
服务器端代码server.cpp：
1.#include
2.#include
3.#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）//加载ws2_32.dll
4.
5.intmain（）{
6.//初始化DLL
7.WSADATAwsaData;
8.WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData）;
9.
10.//创建套接字
11.SOCKETservSock=socket（PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP）;
12.
13.//绑定套接字
14.sockaddr_insockAddr;
15.memset（&sockAddr,0,sizeof（sockAddr））;//每个字节都用0填充
16.sockAddr.sin_family=PF_INET;//使用IPv4地址
17.sockAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"127.0.0.1"）;//具体的IP地址
18.sockAddr.sin_port=htons（1234）;//端口
19.bind（servSock,（SOCKADDR*）&sockAddr,sizeof（SOCKADDR））;
20.
21.//进入监听状态
22.listen（servSock,20）;
23.
24.//接收客户端请求
25.SOCKADDRclntAddr;
26.intnSize=sizeof（SOCKADDR）;
27.SOCKETclntSock=accept（servSock,（SOCKADDR*）&clntAddr,&nSize）;
28.
29.//向客户端发送数据
30.char*str="HelloWorld!
";
31.send（clntSock,str,strlen（str）+sizeof（char）,NULL）;
32.
33.//关闭套接字
34.closesocket（clntSock）;
35.closesocket（servSock）;
36.
37.//终止DLL的使用
38.WSACleanup（）;
39.
40.return0;
41.}
客户端代码client.cpp：
1.#include
2.#include
3.#include
4.#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）//加载ws2_32.dll
5.
6.intmain（）{
7.//初始化DLL
8.WSADATAwsaData;
9.WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData）;
10.
11.//创建套接字
12.SOCKETsock=socket（PF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP）;
13.
14.//向服务器发起请求
15.sockaddr_insockAddr;
16.memset（&sockAddr,0,sizeof（sockAddr））;//每个字节都用0填充
17.sockAddr.sin_family=PF_INET;
18.sockAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr（"127.0.0.1"）;
19.sockAddr.sin_port=htons（1234）;
20.connect（sock,（SOCKADDR*）&sockAddr,sizeof（SOCKADDR））;
21.
22.//接收服务器传回的数据
23.charszBuffer[MAXBYTE]={0};
24.recv（sock,szBuffer,MAXBYTE,NULL）;
25.
26.//输出接收到的数据
27.printf（"Messageformserver:
%s\n",szBuffer）;
28.
29.//关闭套接字
30.closesocket（sock）;
31.
32.//终止使用DLL
33.WSACleanup（）;
34.
35.system（"pause"）;
36.return0;
37.}
将server.cpp和client.cpp分别编译为server.exe和client.exe，先运行server.exe，再运行client.exe，输出结果为：
Messageformserver:
HelloWorld!
Windows下的socket程序和Linux思路相同，但细节有所差别：
1）Windows下的socket程序依赖 Winsock.dll或 ws2_32.dll，必须提前加载。
DLL有两种加载方式，请查看：
动态链接库DLL的加载
2）Linux使用“文件描述符”的概念，而Windows使用“文件句柄”的概念；Linux不区分socket文件和普通文件，而Windows区分；Linux下socket（）函数的返回值为int类型，而Windows下为SOCKET类型，也就是句柄。
3）Linux下使用read（）/write（）函数读写，而Windows下使用recv（）/send（）函数发送和接收。
4）关闭socket时，Linux使用close（）函数，而Windows使用closesocket（）函数。
本节讲解Windows下DLL的加载，学习LinuxSocket的读者可以跳过。
WinSock（WindowsSocket）编程依赖于系统提供的动态链接库（DLL），有两个版本：
∙较早的DLL是 wsock32.dll，大小为28KB，对应的头文件为winsock1.h；
∙最新的DLL是 ws2_32.dll，大小为69KB，对应的头文件为 winsock2.h。
几乎所有的Windows操作系统都已经支持ws2_32.dll，包括个人操作系统Windows95OSR2、Windows98、WindowsMe、Windows2000、XP、Vista、Win7、Win8、Win10以及服务器操作系统WindowsNT4.0SP4、WindowsServer2003、WindowsServer2008等，所以你可以毫不犹豫地使用最新的ws2_32.dll。
使用DLL之前必须把DLL加载到当前程序，你可以在编译时加载，也可以在程序运行时加载，《C语言高级教程》中讲到了这两种加载方式，请猛击：
动态链接库DLL的加载：
隐式加载（载入时加载）和显式加载（运行时加载）。
这里使用#pragma命令，在编译时加载：
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）
WSAStartup（）函数
使用DLL之前，还需要调用 WSAStartup（）函数进行初始化，以指明WinSock规范的版本，它的原型为：
intWSAStartup（WORDwVersionRequested,LPWSADATAlpWSAData）;
wVersionRequested为WinSock规范的版本号，低字节为主版本号，高字节为副版本号（修正版本号）；lpWSAData为指向WSAData结构体的指针。
关于WinSock规范
WinSock规范的最新版本号为2.2，较早的有2.1、2.0、1.1、1.0，ws2_32.dll支持所有的规范，而wsock32.dll仅支持1.0和1.1。
wsock32.dll已经能够很好的支持TCP/IP通信程序的开发，ws2_32.dll主要增加了对其他协议的支持，不过建议使用最新的 2.2 版本。
wVersionRequested参数用来指明我们希望使用的版本号，它的类型为WORD，等价于 unsignedshort，是一个整数，所以需要用MAKEWORD（）宏函数对版本号进行转换。
例如：
MAKEWORD（1,2）;//主版本号为1，副版本号为2，返回0x0201
MAKEWORD（2,2）;//主版本号为2，副版本号为2，返回0x0202
关于WSAData结构体
WSAStartup（）函数执行成功后，会将与ws2_32.dll有关的信息写入WSAData结构体变量。
WSAData的定义如下：
1.typedefstructWSAData{
2.WORDwVersion;//ws2_32.dll建议我们使用的版本号
3.WORDwHighVersion;//ws2_32.dll支持的最高版本号
4.//一个以null结尾的字符串，用来说明ws2_32.dll的实现以及厂商信息
5.charszDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
6.//一个以null结尾的字符串，用来说明ws2_32.dll的状态以及配置信息
7.charszSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
8.unsignedshortiMaxSockets;//2.0以后不再使用
9.unsignedshortiMaxUdpDg;//2.0以后不再使用
10.charFAR*lpVendorInfo;//2.0以后不再使用
11.}WSADATA,*LPWSADATA;
最后3个成员已弃之不用，szDescription和 szSystemStatus包含的信息基本没
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