天天看点

QT分析之温故而知新 WinSocket

网络编程是个很大的课题,这里只限Windows Socket编程。转一篇别人的文章,仅供参考。

一,          

什么是Socket

接触网络编程当然要了解Socket,Socket(套接字)是一种网络编程接口,Socket提供了很多灵活的函数,帮助程序员写出高效的网络应用。Socket分为BSD

UNIX和windows两个版本。

在win32平台上的Winsock编程都要经过下列基本步骤:

定义变量——获得Winsock版本——加载Winsock库——初始化——创建套接字——设置套接字——关闭套接字——卸载Winsock库

使用winsock2 API编程,必须包含头文件winsock2.h

(链接环境WS2_32.LIB),头文件winsock.h(WSOCK32.LIB)是为了兼容winsock1程序时使用的,另外mswsock.h(MSWSOCK.DLL)是微软的扩展类,用于开发高性能的winsock程序。

准备好后,你就可以着手建立你的第一个网络程序了。

二,          

Socket编程的基本过程

Socket通信分为面向连接的通信(TCP)和面向无连接的通信(UDP).

1,Winsock初始化和结束

每一个winsock应用程序必须首先加载相应的winsock dll版本。方法是调用:

int WSAStartup(

WORD wVersionRequested,     库版本,高字节副版本,低字节主版本

LPWSADATA lpWSAData         结构指针,函数自动填充该结构。

);   

函数调用成功返回0

可以用宏MAKEWORD(x, y)用来指定第一个参数的值

2,建立套接字

套接字是传输提供者的一个句柄。

SOCKET socket (

int af,          

int type,        

int protocol      IPPROTO_TCP,

IPPROTO_UDP, 0(如果不想指定)

);

第一个参数指定通信协议的协议族,AF_INET(IPv4)或 AF_INET6(IPv6)(因为Socket是网络编程接口而不是一个协议,它使用流行的网络协议(TCP/IP,IPX)为应用程序提供的一个编程接口。)

第二个参数指定要创建的套接字的类型。SOCK_STREAM(TCP流套接字), SOCK_

DGRAM(UDP 数据包套接字),SOCK_RAW(原始套接字)

第三个参数指定应用程序所指定应用程序所使用的通信协议。

函数成功返回套接字描述符,失败返回INVALID_SOCKET

3,配置套接字

当创建一个套接字后,再进行网络通信之前,必须先配置Socket。面向连接的客户端Socket通过调用connect函数在Socket数据结构中保存地址和远端信息。无连接客户端,服务端以及面向连接Socket的服务端,通过调用bind函数来配置本地信息。

int bind(

SOCKET                     s,                 创建的套接字

const struct sockaddr FAR* name,       指向地址缓冲区的指针

int                        namelen     地址缓冲区的大小

成功返回0,失败返回SOCKET_ERROR

当创建一个套接字后,套接字数据结构中有一个默认的IP地址和默认的端口号。一个服务程序必须调用bind函数来给其绑定一个IP地址和一个特定的端口号。

第二个参数指定一个sockaddr结构定义如下:

struct sockaddr {

u_short    sa_family;

char       sa_data[14];

};

我们通常使用另外一个等价的地址结构:

de>struct sockaddr_in {de>

de>       

short   sin_family;de>

u_short sin_port;de>

de>   

    struct  in_addr sin_addr;de>

char    sin_zero[8];de>

de>};de>

de>其中sin_family是通信协议族,de>

de>sin_portde>de>指明端口号,de>

de>sin_addrde>de>结构中有一个字段s_addr,表示IP地址,该字段是一个整数,de>

de>一般用函数inet_addr把点分字符串形式的IP地址转化成unsigned long型的整数值。de>

de>de>de>如果指定为htonl(INADDR_ANY),那么无论哪个网段上的客户机都能与该服务器通信,de>

de>否则,只有与指定IP地址处于同一网段上的客户机能与该服务器通信。de>

de>sin_zero[8]de>de>为填充,使两个结构大小相同。de>

de> de>

de>有一些细节学要说明:de>  

在计算机把IP地址和端口号指定成多字节时,这个数是按“主机字节”(host-byte)顺序表示的,不同的处理器对数的表示方法有“大头”(big-endian——最有意义的字节到最无意义的字节)和“小头”(little-endian)两种形式。但是如果在网络上指定IP地址和端口号时,必须按照big-endian

的形式,一般称之为“网络字节”(network-byte)顺序。

以下几个函数将主机字节顺序转换成网络字节顺序:

u_long htonl(u_long hostlong);

int WSAHtonl(

SOCKET s,

u_long hostlong,

u_long FAR * lpnetlong               通过指针返回网络字节顺序的4个字节的数

u_short htons(u_short hostshort);

int WSAHtons(

u_short hostshort,

u_short FAR * lpnetshort        通过指针返回网络字节顺序的2个字节的数

以下几个函数将网络字节顺序转换成主机字节顺序:

u_long ntohl(u_long netlong);

int WSANtohl(

u_long netlong,

u_long FAR * lphostlong

u_short ntohs(u_short netshort);

int WSANtohs(

u_short netshort,

u_short FAR * lphostshort

de>

4,实现功能

(1)      

服务器端:

需要对绑定的端口进行侦听,函数原型如下

 de>int listen (de>

de> 

SOCKETde>de> sde>de>,   

de>de>de>

de>  intde>de> backlog 

de>);de>de>de>

de>Backlogde>de>是客户连接请求队列的最大数量,而不是客户机连接的数量限制。de>

de>处于侦听的套接字将维护一个客户连接请求队列。de>

de>de>该函数执行成功返回0,失败返回de>SOCKET_ERROR

此外,需要从连接请求队列中取出最前面的一个客户请求,需要用到accept()函数:

de>SOCKET accept (de>

SOCKETde>de> sde>de>,                  

de>  struct sockaddr FAR*de>de> addrde>de>, 

de>  int FAR*de>de> addrlen           

de>);de>

de>该函数创建一个新的套接字来与客户套接字建立通信,如果连接成功,就返回新建的套接字描述符,de>

de>以后与客户通信的就是该套接字,而侦听套接字则继续接受新的连接;如果失败就返回de>INVALID_SOCKET

第一个参数是侦听套接字

第二个套接字用来返回新创建的套接字的地址结构

第三个套接字返回地址结构的长度

(2)      

客户端:

connect函数是客户机建立与远程服务器连接而使用的。

de>int connect (de>

SOCKETde>de> sde>de>,                         

de>  const struct sockaddr FAR*

de>de> namede>de>, 

de>  intde>de> namelen                       

5,数据传输

收发数据时网络编程的一切在这里我们只讨论同步函数send和recv,

不讨论异步函数WSASend和WSARecv。

数据发送要用到send函数,原型如下:

int send(

SOCKET s,

    const char FAR * buf,

   发送数据缓冲区的地址

int len,                  要发送的字节数

int flags                 一般为0,

MSG_DONTROUTE, MSG_OOB(外带数据)

成功返回发送字节数,出错返回SOCKET_ERROR

注意send函数把数据从buf复制到socket发送缓冲区后就返回了,

但是这些数据并不时马上就发送到连接的另一端。

在已连接的套接字上接受数据,recv函数是最基本的方式。

int recv(

    char FAR* buf,

    int len,

      准备接收的字节数或buf缓冲区长度

int flags      0, MSG_PEEK, MSG_OOB

其中MSG_PEEK表示将有用的数据复制到所提供的接收端缓冲区,

但是没有从系统缓冲区中将它删除

成功返回接收的数据的字节数量,失败返回SOCKET_ERROR,如果接受数据时网络中断返回0

6,关闭Socket

一旦完成任务,记得将套接字关闭以释放资源:

int closeSocket(SOCKET s)

三,          

Socket编程实例

讲了这么多其实还是看实例最为重要了,下面我提供了最简单的面向连接的客户端和服务端程序,

当服务端接受客户端的连接后,先是该客户机地IP地址,并向客户端发送一个回应消息,

最后关闭该连接套接字。这样的服务器当然没什么实际的用途。

设计一个基本的网络服务器有以下几个步骤:

1、初始化Windows Socket

2、创建一个监听的Socket

3、设置服务器地址信息,并将监听端口绑定到这个地址上

4、开始监听

5、接受客户端连接

6、和客户端通信

7、结束服务并清理Windows Socket和相关数据,或者返回第4步

#include <winsock2.h>

#include <stdio.h>

#define SERVPORT   

5050

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main(void)

{

WSADATA              wsaData;

SOCKET               sListen;              //

监听socket

SOCKET               sClient;       

// 连接socket

SOCKADDR_IN          serverAddr;              //

本机地址信息

SOCKADDR_IN          clientAddr;        //

客户端地址信息

int                        clientAddrLen;      

// 地址结构的长度

int                  nResult;

// 初始化Windows Socket 2.2

WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);

// 创建一个新的Socket来响应客户端的连接请求

sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

// 填写服务器绑定的地址信息

// 端口为5150

// IP地址为INADDR_ANY,响应每个网络接口的客户机活动

// 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(SERVPORT);   

serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero));      

// 绑定监听端口

nResult = bind(sListen, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR));

if (nResult == SOCKET_ERROR)

printf("bind failed!\n");

return;

}

// 开始监听,指定最大接受队列长度5,不是连接数的上限

listen(sListen, 5);

// 接受新的连接

while(1)

{

clientAddrLen = sizeof (SOCKADDR);

sClient = accept(sListen, (SOCKADDR *)&clientAddr, &clientAddrLen);

if(sClient == INVALID_SOCKET)

printf("Accept failed!");

else

printf("Accepted client: %s : %d\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), ntohs(clientAddr.sin_port));

// 向客户端发送信息

nResult = send(sClient, "Connect success!", 16, 0);

printf("send failed!");

// 我们直接关闭连接,

closesocket(sClient);

// 并关闭监听Socket,然后退出应用程序

closesocket(sListen);

// 释放Windows Socket DLL的相关资源

WSACleanup();

客户机程序如下:

5050              // 端口为5150

#define MAXDATASIZE 100

#define SERVIP     

"127.0.0.1"      // 服务器IP地址为"127.0.0.1",注意使用inet_addr将IP地址转换为网络格式

void main(int argc, char *argv[])

SOCKET               sConnect;

SOCKADDR_IN          serverAddr;      

int                                 recvbytes;

char                               buf[MAXDATASIZE];

//初始化Windows Socket 2.2

 // 创建一个新的Socket来连接服务器

sConnect = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

// 填写连接地址信息

serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVIP);

memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero));

// 向服务器发出连接请求

if (connect(sConnect, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR)

printf("connect failed!\n");

// 接受服务器的回应消息

recvbytes = recv(sConnect, buf, MAXDATASIZE, 0);

if (recvbytes == SOCKET_ERROR)

printf("recv failed!\n");

buf[recvbytes] = '\0';

printf("%s\n",buf);

closesocket(sConnect);

四,          

结束语

这里介绍的只不过是winsock最基础最基础的知识,开发网络程序从来都不是一件容易的事情,

尽管只需要遵守很少的一些规则:

创建套接字,发起连接,接受连接,

发送和接受数据。真正的困难在于:让你的程序可以适应从单单一个连接到几千个连接,

即开发一个大容量,具可扩展性的Winsock应用程序。

Winscok编程很重要的一部分是IO处理,分别提供了“套接字模式”和“套接字I/O模型”,

可对一个套接字上的I/O行为进行控制。

其中,套接字模式用于决定在随一个套接字调用时,那些Winsock函数的行为,

有阻塞和非阻塞两种模式。

而另一方面,套接字模型描述了一个应用程序如何对套接字上进行的I/O进行管理及处理,

包括包括Select,WSAAsyncSelect,WSAEventSelect

,IO重叠模型,完成端口等。

在这里推荐一本好书《windows网络编程技术》,有兴趣研究的同志可以去啃一啃

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