Winsock网络编程快速入门
一、基本知识
1、Winsock，一种标准API，一种网络编程接口，用于两个或多个应用程序（或进程）之间通过网络进行数据通信。具有两个版本：
Winsock 1:
Windows CE平台支持。
头文件：WinSock.h
库：wsock32.lib
Winsock 2:
部分平台如Windows CE貌似不支持。通过前缀WSA可以区别于Winsock 1版本。个别函数如WSAStartup、WSACleanup、WSARecvEx、WSAGetLastError都属于Winsock 1.1规范的函数；
头文件：WinSock2.h
库：ws2_32.lib
mswsock.h用于编程扩展，使用时必须链接mswsock.dll。
2、网络协议：
IP (Internet Protocol) 网际协议，无连接协议；
TCP (Transmission Control Protocol) 传输控制协议；
UDP (User Datagram Protocol) 用户数据协议；
FTP (File Transfer Protocol) 文件传输协议；
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) 超文本传输协议；
3、字节存储顺序：
big_endian:大端存储，存储顺序从高位到低位，地址指向最高有效字节。在网络中将IP和端口指定为多字节时使用大端存储，也称为网络字节顺序(network_byte)。貌似MAC OS使用的是大端存储方式；
little_endian:小端存储，存储顺序从低位到高位，地址指向最低有效字节。本地主机存储IP和端口制定的多字节时使用，也称为主机字节顺序(host_byte)。大多数系统都是小端存储；
用下面的方式可以检测是否为大端存储：
bool IsBig_endian()
{
unsigned short test = 0x1122;
if ( *( (unsigned char*)&test ) == 0x11 )
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
此外有很多函数可以用来进行 主机字节和网络字节之间的转换，如:
u_long htonl( u_long hostlong );
int WSAHtonl( SOCKET s, u_long hostlong, u_long FAR *lpnetlong );
而有时网络IP是点分法表示的，如:192.168.0.1，使用函数 unsigned long inet_addr( const char FAR *cp ); 可以将点分法的IP字符串作为一个网络字节顺序的32位u_long返回。
二、快速了解
1、Winsock初始化：
首先确保包含对应版本的头文件，然后保证链接对应的库文件（可以在代码中使用#pragma comment(lib, "WS2_32")，或在编译器项目属性中链接器->输入->附加依赖项中添加ws2_32.lib）；
通过调用WSAStartup函数来实现加载Winsock库：
int
WSAAPI
WSAStartup(
IN WORD wVersionRequested,
OUT LPWSADATA lpWSAData
);
其中参数wVersionRequested用来指定加载Winsock库的版本，高位字节为次版本，低位字节为主版本，使用宏 MAKEWORD(x,y)来生成一个WORD；
参数lpWSAData是指向WASDATA结构指针，加载的版本库信息将会填充这个结构，详细内容自查。
在使用Winsock后需要释放资源，并取消应用程序挂起的Winsock操作。使用 int WASCleanup();
2、错误处理：
如果已经加载了Winsock库，则调用Winsock函数出错后，通常会返回SOCKET_ERROR，而通过使用函数 int WSAGetLastError() 可以获得具体信息值，例如：
if ( SOCKET_ERROR == WSACleanup() )
{
cout << "WSACleanup error " << WSAGetLastError() << endl;
return 0;
}
根据获取错误信息值，可以知道错误原因，并进行相应的处理。
3、寻址：
想要进行通信就需要知道彼此的地址，一般来说这个地址由IP和端口号来决定。在Winsock中使用SOCKADDR_IN结构来指定地址信息：
struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};
sin_family字段通常设置为AF_INET，表示Winsock此时正在使用IP地址族；
sin_port用于标示TCP或UDP通信端口，部分端口是为一些服务保留的，如FTP和HTTP使用要注意；
sin_adr字段把地址(例如是IPv4地址)作为一个4字节的量来存储起来，它是u_long类型，且是网络字节顺序的。可以使用inet_addr来处理点分法表示的IP地址；
sin_zero只充当填充项，以使SOCKADDR_IN结构和SOCKADDR结构长度一样。
以下简单的使用SOCKADDR_IN来指定地址：
//创建一个地址 int serverPort = 5150; char FAR serverIP[] = "192.168.1.102"; //本机ip，不知道就ipconfig SOCKADDR_IN serverAddr; serverAddr.sin_family = AF_INET; serverAddr.sin_port = htons( serverPort ); serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( serverIP ); int serverAddr_size = static_cast<int>( sizeof(serverAddr) );
有时作为一个连接通信的服务端来说，在设置监听socket的地址结构时sin_addr.s_addr的值可以是htonl( INADDR_ANY )，INADDR_ANY允许将socket绑定到系统中所有可用的接口，以便传到任意接口的连接（端口必须正确）都可以被监听socket接受。
4、socket套接字：
套接字是通信时为传输提供的句柄，Winsock的操作都是基于套接字实现的。创建一个套接字有socket和WSASocket方法：
SOCKET WSAAPI socket( IN int af, //协议的地址族，使用IPv4来描述Winsock，设置为AF_INET IN int type, //套接字类型，TCP/IP设置为SOCK_STREAM，UDP/IP设置为SOCK_DGRAM IN int protocol //用于给定地址族和类型具有多重入口的传送限定，TCP设置为IPPROTO_TCP，UDP设置为IPPROTO_UDP );
如果创建成功，函数会返回一个有效的SOCKET，否则会返回INVALID_SOCKET，可以用WSAGetLastError()函数获得错误信息。
5、连接通信实现过程：
连结通信是基于TCP/IP实现的，进行数据传输前，通信双方要进行连接。
服务端：
初始化Winsock后，创建一个监听socket和一个要接受连接的地址结构；
使用bind将监听socket与地址结构进行关联；
int WSAAPI bind( IN SOCKET s, //一个用于监听的socket IN const struct sockaddr FAR * name, //指向进行绑定的地址结构 IN int namelen //进行绑定的地址结构的大小 );
使用listen将bind成功的监听socket状态设置为监听状态；
int WSAAPI listen( IN SOCKET s, //一个用于监听的socket，已经进行bind IN int backlog //允许挂起连接的队列的最大长度，超过这个长度后，再有连接将会失败 );
使用accept接受通过监听socket获取的连接，成功后将返回的新的连接socket进行保存以便数据传输；
SOCKET WSAAPI accept( IN SOCKET s, //处于监听模式的socket OUT struct sockaddr FAR * addr, //指向一个地址结构，用来接受连接后获得对方地址信息 IN OUT int FAR * addrlen //指向一个整数，表示参数2指向地址结构的大小 );
客户端：
初始化Winsock后，创建一个监听socket和一个要连接的服务器地址结构；
使用connect将socket和服务器地址结构进行初始化连接，成功后将使用socket进行数据传输；
int WSAAPI connect( IN SOCKET s, //要建立连接的socket IN const struct sockaddr FAR * name, //指向保存要建立连接信息的地址结构 IN int namelen //参数2指向地址结构的大小 );
连接成功后，使用send、recv来进行数据传输；
int WSAAPI send( IN SOCKET s, //进行连接的socket IN const char FAR * buf, //指向发送数据的缓冲区 IN int len, //发送数据的字符数 IN int flags //一个标志位，可以是0、MSG_DONTROUTE、MSG_OOB还可以是他们的或运算结果 ); //返回已经发送的数据长度 int WSAAPI recv( IN SOCKET s, //进行连接的socket OUT char FAR * buf, //指向接受数据的缓冲区 IN int len, //准备接受数据字节数或缓冲区的长度 IN int flags //可以是0、MSG_PEEK、MSG_OOB还可以是他们的或运算结果 ); //返回已接受的数据长度
连接结束后，使用shutdown和closesocket来断开连接和释放资源；
int WSAAPI shutdown( IN SOCKET s, //要关闭的socket IN int how //关闭标志：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH );
6、无连接通信实现过程：
无连接通信是基于UDP/IP实现的，UDP不能确保可靠的数据传输，但能将数据发送到多个目标，或者接受多个源的数据。
初始化Winsock后，可以创建socket和用以进行通信任意地址结构；
使用recvfrom通过socket和通信的地址结构接受数据；
使用sendto通过socket和通信的地址结构发送数据；
int WSAAPI recvfrom( IN SOCKET s, OUT char FAR * buf, IN int len, IN int flags, OUT struct sockaddr FAR * from, IN OUT int FAR * fromlen ); int WSAAPI sendto( IN SOCKET s, IN const char FAR * buf, IN int len, IN int flags, IN const struct sockaddr FAR * to, IN int tolen );
同样通信结束后，使用shutdown和closesocket来断开连接和释放资源
上述使用函数都有多个版本，而且相关的一些标志位参数可以提供设置选项，另外，返回的错误处理等也有待于详细研究；
7、select函数：
select()用于确定一个或多个套接口的状态。对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。
int
WSAAPI
select(
IN int nfds, //指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，在Windows中值无所谓。
IN OUT fd_set FAR * readfds, //可选指针，指向一组等待可读性检查的套接字。
IN OUT fd_set FAR * writefds, //可选指针，指向一组等待可写性检查的套接字。
IN OUT fd_set FAR *exceptfds, //可选指针，指向一组等待错误检查的套接字。
IN const struct timeval FAR * timeout //select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。
);
//用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口。在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集：
typedef struct fd_set {
u_int fd_count; //其中set元素数目
SOCKET fd_array[FD_SETSIZE]; //保存set元素的数组
} fd_set;
fd_set set;
FD_ZERO(&set); /*将set清零使集合中不含任何fd*/
FD_SET(fd, &set); /*将fd加入set集合*/
FD_CLR(fd, &set); /*将fd从set集合中清除*/
FD_ISSET(fd, &set); /*测试fd是否在set集合中*/
select的返回值：
select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；
如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，通过WSAGetLastError获取相应错误代码。
当返回位0时，所有描述符集清0；
当返回为-1时，不修改任何描述符集；
当返回为非0时，在3个描述符集里，依旧是1的位就是准备好的描述符。这也就是为什么，每次用select后都要用FD_ISSET的原因。
三、简单实践
利用上述内容，实现一个基于TCP/IP的连接通信。
服务端：
//******************************************************************
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "WS2_32")
using namespace std;
# define REQUEST_BACKLOG 5
//******************************
//好吧不用写这些纠结的函数，就是看着清晰些
//初始化Winsock
bool InitWSA( const WORD &wVersion, WSADATA *wsadata )
{
int Ret = 0;
if ( ( Ret = WSAStartup( wVersion,wsadata ) ) != 0 )
{
cout << "WSAStartup failed, error " << Ret << endl;
return false;
}
return true;
}
//结束Winsock
void cleanWSA()
{
if ( WSACleanup() == SOCKET_ERROR )
{
cout << "WSACleanup failed, error " << WSAGetLastError() << endl;
}
}
//IPv4寻址，通过ip填充SOCKADDR_IN结构
void InitSockAddrByIP( SOCKADDR_IN *pSockAddr, const char FAR *strIP, const INT &nPortID )
{
pSockAddr->sin_family = AF_INET;
pSockAddr->sin_port = htons( nPortID );
if ( 0 != strlen(strIP) )
{
pSockAddr->sin_addr.s_addr = inet_addr( strIP );
}
else
{
pSockAddr->sin_addr.s_addr = htonl( INADDR_ANY );
}
}
//bind
bool bindAddr( const SOCKADDR_IN *pSockAddr, SOCKET *pSocket )
{
int bindResult = bind( *pSocket, (sockaddr *)(pSockAddr), sizeof(*pSockAddr));
if ( SOCKET_ERROR == bindResult )
{
cout << "bind error :" << WSAGetLastError() << endl;
return false;
}
return true;
}
//listen
bool setListener( SOCKET *pSocket, int backlog )
{
int nResult = listen( *pSocket, backlog );
if ( SOCKET_ERROR == nResult )
{
cout << "listen error :" << WSAGetLastError() << endl;
return false;
}
return true;
}
//******************************
//程序入口
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//初始化Winsock
WSADATA wsadata;
if ( !InitWSA( MAKEWORD(2,2), &wsadata ) )
{
return 0;
}
//指定连接ip地址和服务器口
SOCKADDR_IN InternetAddr;
//char FAR strIP[] = "198.0.0.0";
char FAR strIP[] = "";
INT nPortID = 5150;
InitSockAddrByIP( &InternetAddr, strIP, nPortID );
//创建listener_socket
SOCKET listener_socket = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
if ( INVALID_SOCKET == listener_socket )
{
cout << "listener_socket creat failed " << endl;
return 0;
}
//bind
if ( !bindAddr( &InternetAddr, &listener_socket ) )
{
return 0;
}
//监听
if ( !setListener( &listener_socket, REQUEST_BACKLOG ) )
{
return 0;
}
cout << "server started~~~ " << endl;
//创建 socket保存结构
fd_set fdSocket;
FD_ZERO( &fdSocket );
FD_SET( listener_socket, &fdSocket );
//查找可读的 socket
while( true )
{
fd_set fdSocket_temp;
fdSocket_temp = fdSocket;
fd_set fdRead;
fdRead = fdSocket;
fd_set fdExceptds;
fdExceptds = fdSocket;
int nResult_select = select( 0, &fdRead, NULL, &fdExceptds, NULL );
if ( 0 < nResult_select )
{
unsigned int socket_count = fdSocket_temp.fd_count;
for ( unsigned int i=0; i< socket_count; i++ )
{
//可读的
if ( FD_ISSET( fdSocket_temp.fd_array[i], &fdRead ) )
{
//找到所有可读连接
if ( fdSocket_temp.fd_array[i] == listener_socket )
{
if ( fdSocket.fd_count < FD_SETSIZE )
{
//接受新的连接
SOCKADDR_IN ClientAddr;
int addrlen = static_cast<int>(sizeof(ClientAddr)); //一定要赋值
SOCKET newClient_socket = accept( listener_socket, (sockaddr *)&ClientAddr, &addrlen );
if ( INVALID_SOCKET == newClient_socket )
{
cout << " accept error " << WSAGetLastError() << endl;
}
else
{
FD_SET( newClient_socket, &fdSocket );
cout << "find new connect: " << inet_ntoa( ClientAddr.sin_addr ) << endl;
}
}
else
{
cout<<"too much connections"<<endl;
continue;
}
}
else
{
//接收数据
char recvbuff[1024];
int ret = 0;
ret = recv( fdSocket_temp.fd_array[i], recvbuff, static_cast<int>( strlen(recvbuff) ), 0 );
if ( 0 < ret )
{
recvbuff[ret] = '\0';
cout << "recv : " << recvbuff << endl;
//回复
char backbuf[1024] = "receive info!";
send( fdSocket_temp.fd_array[i], backbuf, static_cast<int>( strlen(backbuf) ), 0 );
}
else
{
//该连接断开
closesocket( fdSocket_temp.fd_array[i] );
FD_CLR( fdSocket_temp.fd_array[i], &fdSocket );
}
}
}
else if( fdSocket_temp.fd_array[i] != listener_socket )
{
//该连接断开
closesocket( fdSocket_temp.fd_array[i] );
FD_CLR( fdSocket_temp.fd_array[i], &fdSocket );
}
if ( FD_ISSET( fdSocket_temp.fd_array[i], &fdExceptds ) && (fdSocket_temp.fd_array[i] != listener_socket) )
{
//该连接断开
closesocket( fdSocket_temp.fd_array[i] );
FD_CLR( fdSocket_temp.fd_array[i], &fdSocket );
}
}//end for
}
else if( SOCKET_ERROR == nResult_select )
{
cout << "select error : " << WSAGetLastError() << endl;
return 0;
}
Sleep( 50 ); //不要挑战你的机器
}//end while
closesocket( listener_socket );
cleanWSA();
return 0;
}
客户端：//******************************************************************
#include "stdafx.h"
#include <WinSock2.h>
#include <iostream>
#pragma comment(lib, "WS2_32")
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int result = 0;
//初始化winsock
WSADATA wsadata;
result = WSAStartup( MAKEWORD(2,2), &wsadata );
if ( 0 != result )
{
cout << "WSAStartup error " << result << endl;
return 0;
}
//创建一个地址
int serverPort = 5150;
char FAR serverIP[] = "192.168.1.102"; //本机ip，不知道就ipconfig
SOCKADDR_IN serverAddr;
serverAddr.sin_family = AF_INET;
serverAddr.sin_port = htons( serverPort );
serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr( serverIP );
int serverAddr_size = static_cast<int>( sizeof(serverAddr) );
//创建一个socket
SOCKET socket_toServer;
socket_toServer = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
if ( INVALID_SOCKET == socket_toServer )
{
cout << "socket_toServer creat failed " << WSAGetLastError() << endl;
return 0;
}
//连接
result = connect( socket_toServer, (sockaddr *)&serverAddr, serverAddr_size );
if ( SOCKET_ERROR == result )
{
cout << "connect error :" << WSAGetLastError() << endl;
return 0;
}
char sendbuff[2048];
char recvbuff[2048];
while( true )
{
cout << "input send info:" << endl;
cin >> sendbuff;
int ret = send( socket_toServer, sendbuff, static_cast<int>( strlen(sendbuff) ), 0 );
if ( SOCKET_ERROR == ret )
{
cout << "send error " << WSAGetLastError() << endl;
break;
}
//处理接受的消息,由于之前没有accept和listen，这里使用recvfrom来接受
int nRecv = 0;
nRecv = recvfrom( socket_toServer, recvbuff, static_cast<int>( strlen(recvbuff) ), 0, (sockaddr *)&serverAddr, &serverAddr_size );
if ( 0 < nRecv )
{
recvbuff[nRecv] = '\0';
cout << "receive : " << recvbuff << endl;
cout << "from : " << inet_ntoa( serverAddr.sin_addr ) << endl;
cout << " " << endl;
}
}
//清除各种数据和链接
closesocket( socket_toServer );
if ( SOCKET_ERROR == WSACleanup() )
{
cout << "WSACleanup error " << WSAGetLastError() << endl;
return 0;
}
return 0;
}
如题，上述内容只是帮助快速入门，要掌握Winsock还要经过大量的学习和实践。