套接字网络编程.docx

18.3 | Windows套接字技术套接字（Socket）是网络通信的基本构件，最初是由加利福尼亚大学Berkeley学院为UNIX开发的网络通信编程接口，它只能运行在UNIX操作系统，不支持DOS和Windows操作系统。随着Windows操作系统的日益推广，90年代初，微软和第三方厂商共同制定了一套标准，即Windows Socket规范，简称WinSock。本节将介绍有关Windows套接字的相关技术。18.3.1 套接字概述套接字的概念与文件句柄类似，一个套接字就是一个通信标识，由一个短整数表示，实际上就是一个句柄，代表网络协议中的一组数据，该数据包含了通信双方的IP地址和当前的连接状态等信息。我们知道，如果一个文件被打开，可以通过文件句柄对文件进行读写操作，套接字也一样，只不过套接字提供的函数更多一些。套接字存在于通信区域中，由协议、地址、端口来描述并惟一确定，根据传输协议的不同，套接字可分为3种类型：流式套接字、数据报套接字和原始套接字。流式套接字提供了一个面向连接的、可靠的、数据无错且按顺序接收的服务，这种套接字对应的是面向连接的传输协议，如TCP/IP协议簇中的TCP。数据报套接字提供了一个无连接服务，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，且接受顺序混乱，该套接字所对应的是无连接传输协议，如TCP/IP协议簇中的UDP。原始套接字允许直接访问低层的协议，如IP、ICMP协议，该套接字常用于访问服务器中配置的新设备。18.3.2 WinSock API相关函数WinSock提供了许多套接字函数，它们并不代表协议的某一个层次，其实质就是一组编程接口，用户利用这些函数可以很容易地进行编程。（1）socket函数socket函数用于创建一个套接字。语法：SOCKET socket (int af, int type, int protocol );af：标识一个地址家族，通常为AF_INET。type：标识套接字类型，如果为SOCK_STREAM，表示流式套接字；如果为SOCK_DGRAM，表示数据报套接字。protocol：标识一个特殊的协议被用于这个套接字，通常为0，表示采用默认的TCP/IP协议。（2）accpet函数accpet函数用于接受客户端的连接请求。返回值是一个新的套接字，它对应于已经接受的客户端连接，对于该客户端的所有后续操作，都应使用这个新的套接字。语法：SOCKET accept (SOCKET s,struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen);s：是一个套接字，它应处于监听状态。addr：是一个sockaddr_in结构指针，包含一组客户端的端口号、IP地址等信息。addrlen：用于接收参数addr的长度。（3）bind函数bind函数用于将套接字绑定到一个已知的地址上。如果函数执行成功，返回值为0，否则为SOCKET_ERROR。语法：int bind (SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen );s：是一个套接字。name：是一个sockaddr结构指针，该结构中包含了要绑定的地址和端口号。namelen：确定name缓冲区的长度。在定义一个套接字后，需要调用bind函数为其指定本机地址、协议和端口号。例如，创建一个套接字s，将其绑定到3010端口上，其代码如下：int port = 3010;SOCKET s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;/内部网络协议TCP/UDP等addr.sin_port = htons(port); /端口号addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if (bind(s,(LPSOCKADDR)&addr,sizeof(addr)=0)MessageBox(成功);（4）closesocket函数closesocket函数用于关闭某个套接字。语法：int closesocket (SOCKET s );s：标识一个套接字。如果参数s设置有SO_DONTLINGER选项，则调用该函数后会立即返回，但此时如果有数据尚未传送完毕，会继续传递数据，然后才关闭套接字。（5）connect函数connect函数用于发送一个连接请求。如果函数执行成功，返回值为0，否则为SOCKET_ERROR。用户可以通过WSAGetLastError得到其错误描述。语法：int connect (SOCKET s,const struct sockaddr FAR* name, int namelen);s：标识一个套接字。name：套接字s想要连接的主机地址和端口号。namelen：name缓冲区的长度。（6）htons函数htons函数将一个16位的无符号短整型数据由主机排列方式转换为网络排列方式。语法：u_short htons (u_short hostshort );hostshort：一个主机排列方式的无符号短整型数据。（7）htonl函数htonl函数将一个32位的无符号长整型数据由主机排列方式转换为网络排列方式。语法：u_long htonl (u_long hostlong );hostlong：一个主机排列方式的无符号长整型数据。（8）inet_addr函数inet_addr函数将一个由字符串表示的地址转换为32位的无符号长整型数据。语法：unsigned long inet_addr (const char FAR * cp );cp：一个表示IP地址的字符串。（9）listen函数listen函数用于将套接字置入监听模式。语法：int listen (SOCKET s, int backlog );s：套接字。backlog：表示等待连接的最大队列长度。例如，如果backlog被设置为3，此时有4个客户端同时发出连接请求，那么前3个客户端连接会放置在等待队列中，第4个客户端会得到错误信息。（10）recv函数recv函数用于从连接的套接字中返回数据。语法：int recv (SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags );recv函数参数的说明如表18.5所示。表18.5 recv函数参数说明参 数 名 称参 数 描 述S标识一个套接字Buf是接收数据的缓冲区Len是buf的长度Flags表示函数的调用方式，可选值如下：MSG_PEEK_用来查看传来的数据，在序列前端的数据会被复制一份到返回缓冲区中，但是这个数据不会从序列中移走MSG_OOB_用来处理Out-Of-Band数据（11）select函数select函数用来检查一个或多个套接字是否处于可读、可写或错误状态。语法：int select (int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR * timeout );select函数参数说明如表18.6所示。表18.6 select函数参数说明参 数 名 称参 数 描 述nfds没有实际意义，只是为了和UNIX下的套接字兼容readfds标识一组被检查可读的套接字writefds标识一组被检查可写的套接字exceptfds是被检查有错误的套接字timeout标识函数的等待时间（12）send函数send函数在已经建立连接的套接字上发送数据。语法：int send (SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags );send函数参数说明如表18.7所示。表18.7 send函数参数说明参 数 名 称参 数 描 述s标识一个套接字buf是存放要发送数据的缓冲区len标识缓冲区长度flags标识函数的调用方式（13）WSAStartup函数WSAStartup函数用于初始化WS2_32动态库。它应该是应用程序第1个调用的Windows Socket函数，用于确定Windows Socket使用的版本。语法：int WSAStartup (WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData );wVersionRequested：标识调用者使用的Windows Socket的版本，高字节记录修订版本，低字节记录主版本。例如，如果Windows Socket的版本为2.1，则高字节记录1，低字节记录2。lpWSAData：记录Windows Socket的详细信息。下面的代码用于确定Windows Socket使用的版本。WSADATA wsd;WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd);（14）WSACleanup函数WSACleanup函数与WSAStartup函数是相对的，用于终止使用WS2_32动态库。语法：int WSACleanup (void);说明：当Windows Socket使用完成时，应调用WSACleanup函数释放分配给应用程序或动态库的资源。（15）WSAAsyncSelect函数WSAAsyncSelect函数用于将网络中发生的事件关联到窗口的某个消息中。语法：int WSAAsyncSelect (SOCKET s, HWND hWnd, unsigned int wMsg, long lEvent );WSAAsyncSelect函数参数说明如表18.8所示。表18.8 WSAAsyncSelect函数参数说明参 数 名 称参 数 描 述s标识套接字hWnd标识窗口句柄wMsg标识窗口消息lEvent标识网络中的事件18.3.3 使用套接字函数设计网络聊天室在18.3.2节中笔者介绍了常用的套接字函数，接下来将利用这些套接字函数设计一个网络聊天室程序。程序由两个实例组成，第1个实例为服务器端，负责接收用户的连接请求，并转发用户信息。第2个实例为客户端，负责连接服务器并发送信息。服务器端程序设计步骤如下：ch1806实例位置：mr/18/sl/06（1）创建一个基于对话框的应用程序，设计对话框资源如图18.11所示。（2）在对话框的头文件中引用“winsock2.h”头文件，并导入网络库文件。#include winsock2.h#pragma comment (lib,ws2_32.lib)（3）在应用程序的InitInstance方法中初始化套接字。WSADATA wsd;WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd);（4）在对话框类中定义成员变量，记录服务器套接字和与之连接的客户端套接字信息。SOCKET m_server,m_client;SOCKET m_ClientsMAXNUM; /客户端套接字int m_CurClient; /当前连接的客户数量（5）在对话框类的OnInitDialog方法中创建套接字，并初始化数据。/创建套接字m_server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/将网络中的事件关联到窗口的消息函数中WSAAsyncSelect(m_server,m_hWnd,20000,FD_WRITE|FD_READ|FD_ACCEPT);m_client = 0;m_serverIP = ;for (int i = 0; i MAXNUM;i+)m_Clientsi= 0;m_CurClient = 0;（6）处理“监听”按钮的单击事件，将套接字绑定到本机地址，并开始监听套接字。void CServerDlg:OnOK() /服务器端地址sockaddr_in serveraddr;serveraddr.sin_family = AF_INET;m_IP.GetWindowText(m_serverIP);/设置本机地址serveraddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(m_serverIP);UpdateData(TRUE);/设置端口号serveraddr.sin_port = htons(m_port);/绑定地址if (bind(m_server,(sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr)MessageBox(绑定地址失败.);return;/开始监听listen(m_server,50);（7）向对话框中添加HandleData方法，用于接受客户端的连接，并获得客户端传来的数据，将其转发给其他客户端。void CServerDlg:HandleData() sockaddr_in serveraddr;char buffer1024;int len =sizeof(serveraddr);/接收客户端的数据int curlink = -1;int num = -1;for (int p = 0;p MAXNUM; p+)num= recv(m_Clientsp,buffer,1024,0);if (num != -1)curlink = p;break;buffernum= 0;if (num=-1) /接受客户端的连接if (m_CurClient MAXNUM)m_Clientsm_CurClient = accept(m_server,(struct sockaddr*)&serveraddr,&len);m_CurClient+=1; return;/将接收的数据发送给客户端for (int j = 0;jmessage=20000)HandleData();return TRUE;elsereturn CDialog:PreTranslateMessage(pMsg);客户端程序设计步骤如下。ch1807实例位置：mr/18/sl/07（1）创建一个基于对话框的工程，设置对话框资源如图18.12所示。图18.12 客户端设计窗口（2）在对话框类的头文件中引用“winsock2.h”头文件，并导入“ws2_32.lib”库文件。#include winsock2.h#pragma comment (lib,ws2_32.lib)（3）在应用程序的InitInstance方法中初始化套接字。WSADATA wsd;WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsd);（4）在对话框的OnInitDialog方法中创建套接字。m_client = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);（5）处理“连接”按钮的单击事件，连接服务器，并设置套接字接收数据时触发的消息。void CClientDlg:OnOK() /服务器端地址sockaddr_in serveraddr;UpdateData(TRUE);serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_port = htons(m_port);serveraddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(m_IP);if (connect(m_client,(sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr)!=0)MessageBox(连接失败);return; elseMessageBox(连接成功);WSAAsyncSelect(m_client,m_hWnd,1000,FD_READ);CString str,info ;m_name.GetWindowText(str);info.Format(%s-%s,str,进入聊天室);int i = sen