VC++ 网络SOCKET编程

 

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。