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[转载]VC++ 网络SOCKET编程

Posted on 2009-05-15 23:09 peterzb 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

VC++ 网络SOCKET编程

作者:Ackarlix


为了方便网络编程,90年代初,由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS下的网络编程接口,即Windows Sockets规范,它不是一种网络协议,而是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。现在的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,读者朋友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Winsock API编程技术,我们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WINSOCK API的头文件,需要包含在项目中。  
2.WSOCK32.LIB: WINSOCK API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)在初始化阶段调用WSAStartup()  
此函数在应用程序中初始化Windows Sockets DLL ,只有此函数调用成功后,应用程序才可以再调用其他Windows Sockets DLL中的API函数。在程式中调用该函数的形式如下:
WSAStartup((WORD)((1<<8|1),(LPWSADATA)&WSAData),其中(1<<8|1)表示我们用的是WinSocket1.1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)。
int socket(int af,int type,int protocol);
SOCKET socket( int af, int type, int protocol )
参数: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET);
type:Socket 的类型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM);
protocol:通讯协定(如果使用者不指定则设为0);
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。  
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。
int bind( SOCKET s, const struct sockaddr *name,int namelen );
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,Windows Sockets 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。
4)获取远程主机信息
函数接受主机的域名,形式为xxx.yyy.zzz;
调用DNS,返回一个指向hostent结构的指针。
函数原型:
struct hostent *gethostbynme(const char *hostname);
struct hostent {
char *h_name; //指向主机名的指针
char **h_aliases; //指向指针数组的指针,而数组中的每个指针都可以指向主机可以称呼的别名
int h_addrtype; //地址类型,(因特网中的AF_INET)
int h_length; //地址长度
char **h_addr_list;//指向指针数组的指针,而数组中每个指针都指向主机地址中的一个。
}; 
5)连接
connect函数由一个进程使用,用来和一个远程进程建立连接。
原型 int connect (socket s,const struct sockaddr * servname, int servnamelen )
参数:s:Socket对象名;servname:远程Socket的地址值,服务器地址;
servnamelen:servname的长度;
6)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(目前最大值限制为 5, 最小值为1)。该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
int listen( SOCKET s, int backlog );
参数: s:需要建立监听的Socket;
backlog:最大连接个数;
7)接受
accept函数由TCP服务器进行调度,用来从相应的队列中移走第一个连接请求。若没有请求,则将accept函数置为睡眠状态。
函数原型SOCKET
accept(SOCKET s,const struct sockaddr *clientaddr,int *clientaddrlen);
这个函数实际上是创建一个新的插口,而子服务器可以使用它连接到这个客户。

8)
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。
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: 
9)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Winsock Stack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。
10)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()函数相对应,程式结束前,需要调用 WSACleanup() 来通知Winsock Stack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。

客户端程序:
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UDP socket(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。
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TCP socket 与UDP socket 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UDP Socket 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TCP Socket 的数据发送和接收是调用send() 及recv() 这两个函数来达成,而 UDP Socket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。
对于Datagram Socket而言,若是 datagram 的大小超过限制,则将不会送出任何资料,并会传回错误值。对Stream Socket 言,Blocking 模式下,若是传送系统内的储存空间不够存放这些要传送的资料,send()将会被block住,直到资料送完为止;如果该Socket被设定为 Non-Blocking 模式,那么将视目前的output buffer空间有多少,就送出多少资料,并不会被 block 住。flags 的值可设为 0 或 MSG_DONTROUTE及 MSG_OOB 的组合。
对Stream Socket 言,我们可以接收到目前input buffer内有效的资料,但其数量不超过len的大小。  根据上面的知识,我自定义了一个简单的CMySocket类,下面是我定义的该类的部分实现代码:
有了上述类的定义,就可以在网络程序的服务器和客户端分别定义CMySocket对象,建立连接,传送数据了。例如,为了在服务器和客户端发送数据,需要在服务器端定义两个CMySocket对象ServerSocket1和ServerSocket2,分别用于监听和连接,客户端定义一个CMySocket对象ClientSocket,用于发送或接收数据,如果建立的连接数大于一,可以在服务器端再定义CMySocket对象,但要注意连接数不要大于五。