Windows Socket 网络编程.docx

Windows Socket 网络编程(二) 套接字编程原理作者: 冰点工作室 小鹰一、客户机/服务器模式在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用；2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。2、等待客户请求到达该端口。3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。4、返回第二步，等待另一客户请求5、关闭服务器。客户方：1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求3、请求结束后关闭通信通道并终止。二、基本套接字为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字，在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。1、创建套接字socket()功能：使用前创建一个新的套接字格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);参数：af: 通信发生的区域type: 要建立的套接字类型procotol: 使用的特定协议2、指定本地地址bind()功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR地址结构说明：struct sockaddr_inshort sin_family;/AF_INETu_short sin_port;/16位端口号，网络字节顺序struct in_addr sin_addr;/32位IP地址，网络字节顺序char sin_zero8;/保留3、建立套接字连接connect()和accept()功能：共同完成连接工作格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);参数：同上4、监听连接listen()功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);5、数据传输send()与recv()功能：数据的发送与接收格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。 6、多路复用select()功能：用来检测一个或多个套接字状态。格式：int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);参数：readfds:指向要做读检测的指针writefds:指向要做写检测的指针exceptfds:指向要检测是否出错的指针timeout:最大等待时间select()* 执行同步I/O多路复用。 select函数的参数( int nfds, fd_set readfds, fd_set writefds, fd_set exceptfds, const struct timeval timeout ) 我记得是：第一个是个较为次要的值，设成0就行了。 后面的几个FD_SET类型的参数才是最重要的；第一个FD_SET型的参数readfds是表示要被检查是否可读的 Sockets，把你想要接收数据的那个套接字放在这里；第二个FD_SET参数ritefds是表示要被检查是否可写的 Sockets，将你要发送数据的套接字放在这里；还有个FD_SET参数exceptfds是表示要被检查是否有错误的 Sockets select() 函数的第五个参数timeout，是让我们用来设定 select 函数要等待（block）多久。兹述说如下： （1）如果 timeout 设为NULL，那么 select() 就会一直等到至少某 一个 socket 的事件成立了才会 return，这和其他的 blocking 函数一样。 select( ., NULL ) （2）如果 timeout 的值设为 0, 0 （秒, 微秒），那么 select() 在检查后， 不管有没有 socket 的事件成立，都会马上 return，而不会停留。 timeout.tv_sec = timeout.tv_usec = 0; select( ., &timeout ) （3）如果 timout 设为 m, n，那么就会等到至少某一个 socket 的事件发 生，或是时间到了（m 秒 n 微秒），才会 return。 timeout.tv_sec = m; timeout.tv_usec = n; select( ., &timeout ) 返回值：成功 - 符合条件的 Sockets 总数 (若 Timeout 发生，则为 0) 失败 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因) 说明： 使用者可利用此函式来检查 Sockets 是否有资料可被读取，或是有空间可以写入，或是有错误发生。 关于对FD_SET类型的操作，有几个比较重要的宏： FD_ZERO(*set) - 将 set 的值清乾净 FD_SET(s, *set) - 将 s 加到 set 中 FD_CLR(s, *set) - 将 s 从 set 中删除 FD_ISSET(s, *set) - 检查 s 是否存在於 set 中 参数 readfds、writefds、及 exceptfds 都是 called by value- result；而called by value-result的意思就是说，我们在将参数传给系统时，要先设启始值，并将这些参数的位址（address）告诉系统；而系统则会利用到这些值来做些运算或其他用途，最后并将结果再写回这些参数的位址中。 因此这些参数的值在传入前和函数返回后，可能会不同；所以每次调用 select() 前，对这些参数一定要重新设定它们的值。 假设我们要检查 socket 1 和 2 目前是否可以用来传送资料，以及 socket 3 是 否有资料可读；我们不打算检查 sockets 是否有错误发生，所以 exceptfds 设为 NULL。步骤大致如下： FD_ZERO( &writefds ); FD_ZERO( &readfds ); FD_SET( 1, &writefds ); FD_SET( 2, &writefds ); FD_SET( 3, &readfds ); select( ., &readfds, &writefds, NULL, .) if (FD_ISSET( 1, &writefds ) send( 1, data ); if (FD_ISSET( 2, &writefds ) send( 2, data ); if (FD_ISSET( 3, &readfds ) recv( 3, data );7、关闭套接字closesocket()功能：关闭套接字s格式：BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);三、典型过程图2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图2.2 无连接协议的套接字调用时序图2.3 面向连接的应用程序流程图FD_ZERO，FD_ISSET这些都是套节字结合操作宏 看看MSDN上的select函数, 这是在select io 模型中的核心,用来管理套节字IO的,避免出现无辜锁定. int select( int nfds,fd_set FAR *readfds, fd_set FAR *writefds, fd_set FAR *exceptfds, const struct timeval FAR *timeout ); 第一个参数不管,是兼容目的,最后的是超时标准,select是阻塞操作 当然要设置超时事件. 接着的三个类型为fd_set的参数分别是用于检查套节字的可读性,可写性,和列外数据性质. 我举个例子 比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞 如果数据一直不来,你的线程就要阻塞很久.这样显然不好. 所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了) 步骤如下 socket s; . fd_set set; while(1) FD_ZERO(&set);/将你的套节字集合清空 FD_SET(s, &set);/加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s select(0,&set,NULL,NULL,NULL);/检查套节字是否可读, /很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况) /这里select是否出错没有写 if(FD_ISSET(s, &set) /检查s是否在这个集合里面, /select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉 /只保留符合条件的套节字在这个集合里面 recv(s,.); /do something here 不知道你现在明白没有.另,由于这段时间没忙这,有错误不负责任.呵呵. 1、Socket服务器端： Socket服务器端流程如下：加载套接字-创建监听的套接字-绑定套接字-监听套接字-处理客户端相关请求。 下面是孙鑫VC详解里面的服务器端的例子： C+代码 #include #include void main() /加载套接字 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested=MAKEWORD(1,1); err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData); if (err!=0) return; if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1| HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1) WSACleanup(); return; /创建监听的套接字 SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);/把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序 addrSrv.sin_family=AF_INET; addrSrv.sin_port=htons(6000); /绑定套接字 bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR); /将套接字设置为监听模式，准备接受用户请求 listen(sockSrv,5); SOCKADDR_IN addrClient; int len=sizeof(SOCKADDR); printf(%sn,welcome,the serve is started.); while (1) /等待用户请求到来 SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len); char sendBuf100; sprintf(sendBuf,welcome %s to ,inet_ntoa(addrClient.sin_addr); /发送数据 send(sockConn,sendBuf,100,0); char revBuf100; /接收数据 recv(sockConn,revBuf,100,0); /打印接受数据 printf(%sn,revBuf); /关闭套接字 closesocket(sockConn); #include #include void main()/加载套接字WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);if (err!=0)return;if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1|HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)WSACleanup();return;/创建监听的套接字SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);/把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序addrSrv.sin_family=AF_INET;addrSrv.sin_port=htons(6000);/绑定套接字bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR);/将套接字设置为监听模式，准备接受用户请求listen(sockSrv,5);SOCKADDR_IN addrClient;int len=sizeof(SOCKADDR);printf(%sn,welcome,the serve is started.);while (1)/等待用户请求到来SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);char sendBuf100;sprintf(sendBuf,welcome %s to ,inet_ntoa(addrClient.sin_addr);/发送数据send(sockConn,sendBuf,100,0);char revBuf100;/接收数据recv(sockConn,revBuf,100,0);/打印接受数据printf(%sn,revBuf);/关闭套接字closesocket(sockConn);注意：需要包含头文件，并且在工程设置的link里面加上ws32_2.dll 如果在VC中还有一个简单的加载套接字的方法： C+代码 if (!AfxSocketInit() AfxMessageBox(套接字加载失败！); return false; if (!AfxSocketInit()AfxMessageBox(套接字加载失败！);return false;这个不需要包含上面注里面的头文件和ws2_32.lib库就可以实现加载套接字。 2、Socket客户端： Socket客户端同样需要先加载套接字，然后创建套接字，不过之后不用绑定和监听了，而是直接连接服务器，发送相关请求。 同样贴出孙鑫VC详解里面的客户端的例子：（不是我偷懒，是人家实在写的太好，无法超越 ） C+代码 #include #include void main() /加载套接字 WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; int err; wVersionRequested=MAKEWORD(1,1); err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData); if (err!=0) return; if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1| HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1) WSACleanup(); return; /创建套接字 SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr();/把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序 addrSrv.sin_family=AF_INET; addrSrv.sin_port=htons(6000); /向服务器发送请求 connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR); /接受数据 char recBuf100; recv(sockClient,recBuf,100,0); printf(%sn,recBuf); /发送数据 send(s