Windows网络编程
第一章 序言
我写这个专题的目的，一方面是为了通过对网络编程再一次系统的总结，提高自己的网络编程水平，特别是Windows下的网络编程水平。同一时候，我也希望，能为众多初学网络编程的人提供一点帮助，由于我開始学习网络编程的时候，能找到的资料就非常少。当然，花钱能够买到翻译版本号的书：）
首先向大家推荐一本非常好的參考书，Network Programming for Microsoft Windows 2nd，
初学网络编程的时候我还不知道有这样一本好书，仅仅是上各大论坛把能找到的网络编程方面的文章和代码下载下来，然后自己研究。后来看到别人推荐这一本书，下载了一个，看了感觉非常好，里面的内容写得非常规范，条理也非常清楚，英文好的朋友能够直接阅读，不然就仅仅好去弄一本翻译好的来研究了。、
我试着从Windows编程的基础開始，一直到探索建立高性能的网络应用程序。我说过，我并非以高手的身份写这本书，而是以和大家一起学习的心态学习网络编程，写书仅仅是让自己的思路更清晰，以后还能够翻阅。所以，我不保证书中全部的内容都是绝对正确和标准的，有不妥的地方，还希望高手批评指正。
这本书是全然免费的，读者能够随意使用书中的代码。可是假设须要转载，请注明原作者和出处。假设有商业运作的需求，请直接和我联系。
第二章 Windows网络编程基础
这本书主要探索Windows网络编程，开发平台是Windows 2000 和Visual C++.NET，从一个合格的C++程序猿到网络编程高手，还是须要花不少功夫，至少我觉得写一个聊天程序非常easy，而要写一个能同一时候响应成千上万用户的高性能网络程序，的确不容易。这篇文章所介绍的方法也并非能直接应用于每个详细的应用程序，仅仅能作为学习的參考资料。
开发高性能网络游戏恐怕是促使非常多程序猿研究网络编程的原因（包含我），如今的大型网络游戏对同一时候在线人数的要求比較高，真正的项目往往採取多个server（组）负荷分担的方式工作，我将首先把注意力放到单个server的情况。
大家都知道，我们用得最多的协议是UDP和TCP，UDP是不可靠传输服务，TCP是可靠传输服务。UDP就像点对点的传输数据一样，发送者把数据打包，包上有收信者的地址和其它必要信息，至于收信者能不能收到，UDP协议并不保证。而TCP协议就像(实际他们是一个层次的网络协议)是建立在UDP的基础上，添�了校验和重传等复杂的机制来保证数据可靠的传达到收信者。关于网络协议的详细内容，读者能够參考专门介绍网络协议的书籍，或者查看RFC中的有关内容。本书直接探讨编程实现网络程序的问题。
2．1 Window Socket介绍
Windows Socket是从UNIX Socket继承发展而来，最新的版本号是2.2。进行Windows网络编程，你须要在你的程序中包括WINSOCK2.H或MSWSOCK.H，同一时候你须要加入�引入库WS2_32. LIB或WSOCK32.LIB。准备好后，你就能够着手建立你的第一个网络程序了。
Socket编程有堵塞和非堵塞两种，在操作系统I/O实现时又有几种模型，包含Select，WSAAsyncSelect，WSAEventSelect ，IO重叠模型，完毕port等。要学习主要的网络编程概念，能够选择从堵塞模式開始，而要开发真正有用的程序，就要进行非堵塞模式的编程（非常难想象一个大型server採用堵塞模式进行网络通信）。在选择I/O模型时，我建议刚開始学习的人能够从WSAAsyncSelect模型開始，由于它比較简单，并且有一定的有用性。可是，差点儿全部人都认识到，要开发同一时候响应成千上万用户的网络程序，完毕port模型是最好的选择。
既然完毕port模型是最好的选择，那为什么我们不直接写出一个使用完毕port的程序，然后大家稍加改动就OK了。我觉得这确实是一个好的想法，可是真正做项目的时候，不同的情况对程序有不同的要求，假设不深入学习网络编程的各方面知识，是不可能写出符合要求的程序，在学习网络编程曾经，我建议读者先学习一下网络协议。
2．2 第一个网络程序
因为server/client模式的网络应用比較多，并且server端的设计是重点和难点。所以我想首先探讨server的设计方法，在完毕server的设计后再探讨其它模式的网络程序。
设计一个主要的网络server有下面几个步骤：
1、初始化Windows Socket
2、创建一个监听的Socket
3、设置server地址信息，并将监听port绑定到这个地址上
4、開始监听
5、接受client连接
6、和client通信
7、结束服务并清理Windows Socket和相关数据，或者返回第4步
我们能够看出设计一个最简单的server并不须要太多的代码，它全然能够做一个小型的聊天程序，或进行数据的传输。可是这仅仅是我们的開始，我们的终于目的是建立一个有大规模响应能力的网络server。假设读者对操作系统部分的线程使用还有疑问，我建议你如今就開始复习，由于我们常常使用线程来提高程序性能，事实上线程就是让CPU不停的工作，而不是总在等待I/O，或者是一个CPI，累死了还是一个CPU。千万不要以为线程越多的server，它的性能就越好，线程的切换也是须要消耗时间的，对于I/O等待少的程序，线程越多性能反而越低。
以下是简单的server和client源码。（堵塞模式下的，供刚開始学习的人理解）
TCPServer
#include <winsock2.h>
void main(void)
{
WSADATA wsaData;
SOCKET ListeningSocket;
SOCKET NewConnection;
SOCKADDR_IN ServerAddr;
SOCKADDR_IN ClientAddr;
int Port = 5150;
// 初始化Windows Socket 2.2
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
// 创建一个新的Socket来响应client的连接请求
ListeningSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// 填写server地址信息
// port为5150
// IP地址为INADDR_ANY，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(Port);
ServerAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
// 绑定监听port
bind(ListeningSocket, (SOCKADDR *)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr));
// 開始监听，指定最大同一时候连接数为5
listen(ListeningSocket, 5);
// 接受新的连接
NewConnection = accept(ListeningSocket, (SOCKADDR *) &ClientAddr,&ClientAddrLen));
// 新的连接建立后，就能够互相通信了，在这个简单的样例中，我们直接关闭连接，
// 并关闭监听Socket，然后退出应用程序
//
closesocket(NewConnection);
closesocket(ListeningSocket);
// 释放Windows Socket DLL的相关资源
WSACleanup();
}
TCPClient
# include <winsock2.h>
void main(void)
{
WSADATA wsaData;
SOCKET s;
SOCKADDR_IN ServerAddr;
int Port = 5150;
//初始化Windows Socket 2.2
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
// 创建一个新的Socket来连接server
s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// 填写client地址信息
// port为5150
// serverIP地址为"136.149.3.29"，注意使用inet_addr将IP地址转换为网络格式
ServerAddr.sin_family = AF_INET;
ServerAddr.sin_port = htons(Port);
ServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("136.149.3.29");
// 向server发出连接请求
connect(s, (SOCKADDR *) &ServerAddr, sizeof(ServerAddr));
// 新的连接建立后，就能够互相通信了，在这个简单的样例中，我们直接关闭连接，
// 并关闭监听Socket，然后退出应用程序
closesocket(s);
// 释放Windows Socket DLL的相关资源
WSACleanup();
}
2．3 WSAAsyncSelect模式
前面说过，Windows网络编程模式有好几种，他们各有特点，实现起来复杂程度各不同样，适用范围也不一样。下图是Network Programming for Microsoft Windows 2nd 一书中对不同模式的一个性能測试结果。server採用Pentium 4 1.7 GHz Xeon的CPU，768M内存；client有3台PC，配置各自是Pentium 2 233MHz ，128 MB 内存，Pentium 2 350 MHz ，128 MB内存，Itanium 733 MHz ，1 GB内存。
详细的结果分析大家能够看看原书中作者的叙述，我关心的是哪种模式是我须要的。首先是server，勿庸置疑，肯定是完毕port模式。那么client呢，当然也能够採用完毕port，可是不同模式是在不同的操作系统下支持的，看下图：
完毕port在Windows 98下是不支持的，尽管我们能够假定全部的用户都已经装上了Windows 2000和Windows XP,。可是，假设是商业程序，这样的想法在现阶段不应该有，我们不能让用户为了使用我们的client而去升级他的操作系统。Overlapped I/O能够在Windows 98下实现，性能也不错，可是实现和理解起来快赶上完毕port了。并且，最关键的一点，client程序不是用来进行大规模网络响应的，client的主要工作应该是进行诸如图形运算等非网络方面的任务。原书作者，包含我强烈推荐大家使用WSAAsyncSelect模式实现client，由于它实现起来比較直接和easy，并且他全然能够满足client编程的需求。
以下是一段源码，尽管我们是用它来写client，我还是把它的服务端代码放上来，一方面是有兴趣的朋友能够用他做測试和了解怎样用它实现server；还有一方面是client的代码能够非常easy的从它改动而成，不同的地方仅仅要參考一下2.1节里的代码就知道了。
#define WM_SOCKET WM_USER + 1
#include <winsock2.h>
#include <windows.h>
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine,
int nCmdShow)
{
WSADATA wsd;
SOCKET Listen;
SOCKADDR_IN InternetAddr;
HWND Window;
// 创建主窗体
Window = CreateWindow();
// 初始化Windows Socket 2.2
WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
// 创建监听Socket
Listen = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// 设置server地址
InternetAddr.sin_family = AF_INET;
InternetAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
InternetAddr.sin_port = htons(5150);
// 绑定Socket
bind(Listen, (PSOCKADDR) &InternetAddr, sizeof(InternetAddr));
// 设置Windows消息，这样当有Socket事件发生时，窗体就能收到相应的消息通知
// server一般设置 FD_ACCEPT │ FD_READ | FD_CLOSE
// client一般设置 FD_CONNECT │ FD_READ | FD_CLOSE
WSAAsyncSelect(Listen, Window, WM_SOCKET, FD_ACCEPT │ FD_READ | FD_CLOSE);
// 開始监听
listen(Listen, 5);
// Translate and dispatch window messages
// until the application terminates
while (1) {
// ...
}
}
BOOL CALLBACK ServerWinProc(HWND hDlg,UINT wMsg,
WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
SOCKET Accept;
switch(wMsg)
{
case WM_PAINT:
// Process window paint messages
break;
case WM_SOCKET:
// Determine whether an error occurred on the
// socket by using the WSAGETSELECTERROR() macro
if (WSAGETSELECTERROR(lParam))
{
// Display the error and close the socket
closesocket( (SOCKET) wParam);
break;
}
// Determine what event occurred on the
// socket
switch(WSAGETSELECTEVENT(lParam))
{
case FD_ACCEPT:
// Accept an incoming connection
Accept = accept(wParam, NULL, NULL);
// Prepare accepted socket for read,
// write, and close notification
WSAAsyncSelect(Accept, hDlg, WM_SOCKET,
FD_READ │ FD_WRITE │ FD_CLOSE);
break;
case FD_READ:
// Receive data from the socket in
// wParam
break;
case FD_WRITE:
// The socket in wParam is ready
// for sending data
break;
case FD_CLOSE:
// The connection is now closed
closesocket( (SOCKET)wParam);
break;
}
break;
}
return TRUE;
}
2．4 小节
眼下为止，我非常简要的介绍了Windows网络编程的一些东西，附上了一些源码。能够说，读者特别是刚開始学习的人，看了后不一定就能立即写出程序来，而那些代码也不是能够直接应用于实际的项目。别急，万里长征才開始第一步呢，非常多书里都是依照基础到应用的顺序来写的，可是我喜欢更直接一点，更有用一些的方式。并且，我写的这个专题，毕竟不是商业化的，时间上不能投入过多，仅仅是作为给刚開始学习的人的一个小小帮助。很多其它的还是希望读者自己刻苦研究，有问题的时候能够到我的论坛上给我留言，以后有机会我也会发布一些实际的代码。希望结交很多其它热爱编程和中国游戏事业的朋友。下一章里我将主要解说完毕port编程，这也是我写这篇文章的初衷，希望对大家能有所帮助。