（P99）winsock编程：winsocket相关

文章目录

• ​​1.什么是Socket​​
• ​​2.Socket类型​​
• ​​3.Socket的位置​​
• ​​4.WinSock介绍​​
• ​​5.在工程中例用Winsock​​
• ​​6.基本函数​​
• ​​7.面向连接的C/S程序工作流程图​​
• ​​8.Windows Socket的启动​​
• ​​9.无连接的C/S程序工作流程图​​

1.什么是Socket

• 独立于具体协议的网络编程接口
  TCP/IP和UNIX域
• 在ISO模型中，主要位于会话层和传输层之间
• BSD Socket（伯克利套接字）是通过标准的UNIX文件描述符和其它程序通讯的一个方法，目前已经被广泛移植到各个平台。
• 不同操作系统中的Socket
  Windows Socket (Winsock)
  Linux Socket (BSD Socket)

2.Socket类型

• 流式套接字(SOCK_STREAM)
  提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流，无长度限制。
• 数据报套接字(SOCK_DGRAM)
  提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，顺序发送，可能乱序接收。
• 原始套接字(SOCK_RAW)
  可以对较低层次协议，如IP、ICMP直接访问。

3.Socket的位置

4.WinSock介绍

• Winsock是一个基于Socket模型的API，在Windows系统中广泛使用
• 它在Berkeley接口函数的基础上，还增加了基于消息驱动机制的Windows扩展函数
• Winsock1.1只支持TCP/IP网络，Winsock2.2增加了对更多协议的支持

5.在工程中例用Winsock

• 包含头文件

Winsock2.h

• 导入库ws2_32.lib的方法：

（1）#pragma comment(lib,”ws2_32.lib”);
（2）可以打开工程属性页，配置属性->链接器->输入->附加依赖项中加入ws2_32.lib
以上两种方法任选其一

（2）

6.基本函数

• 网络连接函数

socket　创建套接字
bind　绑定本机端口
listen　监听端口
accept　接受连接
connect　建立连接
recv, recvfrom　数据接收
send, sendto　数据发送
closesocket, shutdown　关闭套接字

• 转换函数

IP地址转换函数
inet_addr()　点分十进制数表示的IP地址转换为网络字节序的IP地址
inet_ntoa()　网络字节序的IP地址转换为点分十进制数表示的IP地址
字节序函数
htonl　4字节主机字节序转换为网络字节序
ntohl　 4字节网络字节序转换为主机字节序
htons　2字节主机字节序转换为网络字节序
ntohs　2字节网络字节序转换为主机字节序

7.面向连接的C/S程序工作流程图

• win不使用read和write；win需要WSAStartup和WSACleanup；win用的是closesocket而不是close

8.Windows Socket的启动

• 使用Winsock API编制的网络应用程序中，在调用任何一个Winsock函数之前都必须检查协议栈安装情况。

函数原型：
  int WSAStartup(  WORD wVersionRequested,
        LPWSADATA lpWSAData   );
函数参数：
wVersionRequested是一个WORD型(双字节型)数值，指定使用的版本号，对Winsock2.2而言，此参数的值为0x0202，也可以用宏MAKEWORD(2,2)来获得
lpWSAData是一个指向WSADATA结构的指针，它返回关于Winsock实现的详细信息

• Winsock启动示例

#include <Winsock2.h>
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
wVersionRequested = MAKEWORD(2,2);
if(WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData) != 0)
{
    //Winsock初始化错误
    return;
}
if(wsaData.wVersion != wVersionRequested)
{
    //Winsock版本不匹配
    WSACleanup();
    return;
}
//说明WinsockDLL正确加载，可以执行以下代码

• 创建套接口socket()

应用程序在使用套接口通信前，必须要拥有一个套接口。
函数原型：SOCKET socket(int af,int type,int protocol);
函数参数：
af参数：说明套接字接口要使用的协议地址族，地址族与协议族含义相同。
如果想建立一个TCP或UDP，只能用常量AF_INET表示使用互联网协议(IP)地址。

type参数：描述套接口的类型，af是AF_INET的时候只能为SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM或SOCK_RAW

• 创建套接口socket()
  函数参数：
  protocol：说明该套接口使用的特定协议，当协议地址族af和协议类型type确定后，协议字段可以使用的值是限定的
  
  返回值：成功返回一个整型代表创建成功的socket编号；失败返回INVALID_SOCKET，可以使用WSAGetLastError()获得错误编号。
• 指定本地地址－bind()

函数参数：
name是一个与指定协议有关的地址结构指针，存储了套接口的地址信息，Winsock中使用sockaddr_in结构指定IP地址和端口信息
      struct sockaddr_in{
        short     sin_family;
        u_short     sin_port;
        struct in_addr  sin_addr;
        char    sin_zero[8];
      }
sin_family一般为AF_INET，表示使用IP地址族；sin_port是以网络字节序表示的16位端口号；sin_addr是网络字节序的32位IP地址；sin_zero 
字段一般不用，用0填充

namelen表示地址参数(name)的长度

IP地址参数为INADDR_ANY，则由系统内核来自动指定，port为0，则由系统自动指派一个1024~5000之间惟一的端口号

• IP地址转换函数－inet_addr()

把"xxx.xxx.xxx.xxx"的10进制的IP地址转换为32位整数表示方法
函数原型：
unsigned long inet_addr(
    const char   FAR *cp);
函数参数：cp代表IP地址的点格式的字符串。
返回值：成功返回用32位整数表示的IP地址（按网络字节排列顺序），失败返回INADDR_NONE。

• 服务器端启动监听－listen()

在一个服务器端用socket()调用成功创建了一个套接口，并用bind()函数和一个指定的地址关联后，
就需要指示该套接口进入监听连接请求状态，这需要通过listen()函数来实现
函数原型：
  int listen(SOCKET s,int backlog);
函数参数：
s代表一个已绑定了地址，但还未建立连接的套接口描述字
backlog指定了正在等待连接的最大队列长度
返回值：请参考bind()函数

• 客户端请求连接－connect()

当服务器端建立好套接口并与一个本地地址绑定后，就进入监听状态，等待客户发出连接请求。
在客户端套接口建立好之后，就调用connect()函数来与服务器建立连接。
函数原型：
  int connect( SOCKET s,
      const struct sockaddr FAR * name,
      int namelen);
函数参数：
s将要建立连接的套接口描述字
name是一个指向远端套接口地址结构(sockaddr_in)的指针，表示s套接口欲与其建立一条连接
namelen是服务器端的地址长度，即name的长度
返回值：请参考bind()函数。

• connect()函数的说明
  （1）在客户端使用该函数请求建立连接时，将激活建立连接的三次握手，用来建立一条到服务器TCP的连接。如果调用该函数前没有调用bind()来绑定本地地址，则由系统隐式绑定一个地址到该套接口
  （2）该函数用在UDP的客户端时，connect()函数并不是真正地发出建立请求连接的请求，调用将从本地操作系直接返回。这样可以将服务器的地址信息保存下来，在后续UDP端口发送数据时，由套接口自动在发送函数中填入服务器地址，而不需要由应用程序在调用发送函数时填入
• 服务器端接受连接－accept()

在服务器端通过listen()函数调用表示服务器进入监听客户的连接请求状态，
而在服务器端调用accept()函数时表示可以接收来自客户端由connect()发出的连接请求，双方进入连接状态。
函数原型：
  SOCKET accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr,
             int FAR * addrlen);
函数参数：
s标识一个套接字，该套接口处于监听状态
addr是一个地址结构的指针，用来存放发出连接请求的那个客户机的IP地址信息
addrlen指出客户套接口地址结构的长度
返回值：请参考socket()函数。
备注：该函数用于面向连接的服务器端，在IP协议族中，只用于TCP服务器端

• 发送数据-send()

在已经建立连接的套接口上发送数据，可以使用send()函数
函数原型：int send( SOCKET s,
          const char FAR * buf,
          int len,int flags);
函数参数：
s用于标识已建立连接的套接字
buf是一个字符缓冲区，内有将要发送的数据
len即将发送的缓冲区中的字符数
flags用于控制数据传输方式，0表示按正常方式发送数据；
宏MSG_DONTROUTE说明系统目标主机就在直接连接的本地网络中，无需路由选择；MSG_OOB指出数据是按带外数据发送的

备注：send()函数适用于已建立连接的数据报或流式套接口发送数据，对于数据报类型套接口必须注意发送数据长度不大于通信子网的IP包最大长度

• 接收数据－recv()函数

对于已建立连接的套接口来说，要从套接口上接收数据，就要使用recv()函数。
函数原型：int recv(SOCKET s,char FAR * buf,
          int len,int flags);
函数参数：
s为已建立连接的套接口
buf为用于接收数据的缓冲区
len为缓冲区的长度
flags指定调用的方式。0表示接收的是正常数据，无特殊行为。
MSG_PEEK表示会使有用的数据复制到所提供的接收端缓冲区内，但是没有从系统缓冲区中将数据删除。
MSG_OOB表示处理带外数据。

• 关闭读写通道-shutdown()

在一个套接口上的读写操作完成后，应该首先使用shutdown()函数来关闭套接口的读通道、
写通道或读写通道，这样做的好处是当双方不再有数据要发送或接收时，
可以通知对方，以防止数据丢失，并能“优雅”地关闭连接。

函数原型：
  int shutdown(SOCKET s,int how );
返回值：请参考bind()函数。

• shutdown()函数参数说明
  s标识一个套接口的描述字
  how是一个标志，用于描述禁止哪些操作，取值如下表所示
• 关闭套接口-closesocket()

shutdown函数只关闭读写通道，并不关闭套接口，且套接口所占有的资源将被一直保留到closesocket()
调用之前。

一个套接口不再使用时一定要关闭这个套接口，以释放与该套接口关联的所有资源，包括等候处理的数据。
函数原型：
  int closesocket(SOCKET s);
函数参数：s表示即将被关闭的套接口
返回值：请参考bind()函数

9.无连接的C/S程序工作流程图

• recvfrom()

对于无连接的套接口来说，要从套接口上接收一个数据报并保存发送数据的源地址，就要使用recvfrom()函数。
函数原型：int recvfrom(  SOCKET s,char FAR * buf,
          int len,int flags,
          struct sockaddr FAR * from,
          int FAR * fromlen);
函数参数：
s标识一个套接口的描述字
buf接收数据的缓冲区
len接收数据缓冲区的长度
flags调用操作方式，同recv()中的flags
from可选指针，指向装有源地址的缓冲区
fromlen可选指针，指向from缓冲区的长度值
函数说明：该函数的用法与有连接时recv()的用法一致，要注意的是该函数也可以用于有连接时数据的接收

• sendto()

对于无连接的套接口来说，要从套接口上发送一个数据报，就要使用sendto()函数
函数原型：int sendto(SOCKET s,const char FAR * buf,
        int len,int flags,
        const struct sockaddr FAR * to,int tolen);
函数参数：
s本机的套接字
buf待发送数据的缓冲区
len指明buf缓冲区中要发送的数据长度
flags调用方式标志位，同send()中的flags
to可选指针，指向接收数据的目的套接口地址
tolen是to所指的地址的长度
函数说明：该函数的使用方法类似send()函数，当用于无连接套接字接口，调用函数前要设置，
指出目标IP地址和目标端口号。

如果用于有连接的套接口时，则不能指定目标地址和目标端口，将to设置为空，地址长度设为0。
当然在有连接的情况下很少使用该函数

• WSAStartup的使用按下F1查看帮助



• bind的F1帮助以及索引



• 
  



• 查下他的返回值，看看都是整数



• 错误码查看
  若调试出现



• 
  



• 
  



• eg：服务端使用do_server()
  P99\TcpSrv\main.cpp，P99\TcpCli\main.cpp
  P99\TcpSrv\main.cpp

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include <WinSock2.h>
#include <process.h>
#include "JThread.h"
#include <iostream>
using namespace std;

// class ServiceThread : public JThread
// {
// public:
//  ServiceThread(SOCKET conn) : conn_(conn)
//  {
//    cout<<"ServiceThread ..."<<endl;
//  }
//  ~ServiceThread()
//  {
//    cout<<"~ServiceThread ..."<<endl;
//  }
//  void Run()
//  {
//    char buf[1024] = {0};
//    while (1)
//    {
//      int ret = recv(conn_, buf, sizeof(buf), 0);
//      if (ret == SOCKET_ERROR)
//      {
//        cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
//        exit(1);
//      }
//      if (ret == 0)
//      {
//        cout<<"client close"<<endl;
//        break;
//      }
//      if (ret > 0)
//      {
//        cout<<buf<<endl;
//        send(conn_, buf, strlen(buf), 0);
//      }
//      memset(buf, 0, sizeof buf);
//    }
//    closesocket(conn_);
//  }

// private:
//  SOCKET conn_;
// };
//
void do_service(SOCKET conn)
{
  char buf[1024] = {0};
  while (1)
  {
    int ret = recv(conn, buf, sizeof(buf), 0);
    if (ret == SOCKET_ERROR)
    {
      cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
      exit(1);
    }
    if (ret == 0)//说明对等方关闭了
    {
      cout<<"client close"<<endl;
      break;
    }
    if (ret > 0)
    {
      cout<<buf<<endl;
      send(conn, buf, strlen(buf), 0);
    }
    memset(buf, 0, sizeof buf);
  }
  closesocket(conn);
}

int main(void)
{
  WORD wVersionRequested;
  WSADATA wsaData;
  int err;

  wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );//表示要请求的版本

  //来自F1的eg start
  err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );//启动它
  if ( err != 0 ) {
    return 1;
  }

  //判断请求的是不是2.2版本
  if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||
    HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {
      WSACleanup( );
      return 1; 
  }

  SOCKET listenfd;
  listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
  if (listenfd == INVALID_SOCKET)
  {
    cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
    exit(1);
  }
  //来自F1的eg end

  //准备一个服务器地址
  sockaddr_in servaddr;
  memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  //servaddr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);//Windows写法
  //Linux写法如下
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//S_un.S_addr等于s_addr，用宏做的
  servaddr.sin_port = htons(8888);

  int ret;
  int opt = 1;
  ret = setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char*)&opt, sizeof(opt));
  if (ret == SOCKET_ERROR)
  {
    cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
    exit(1);
  }


  //绑定他
  //C语言不能省略struct，C++可以
  //C语言写法：ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
  ret = bind(listenfd, (sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
  //SOCKET_ERROR定义是-1
  if (ret == SOCKET_ERROR)
  {
    cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
    exit(1);
  }

  ret = listen(listenfd, SOMAXCONN);//SOMAXCONN监听队列最大值
  if (ret == SOCKET_ERROR)
  {
    cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
    exit(1);
  }


  //接受客户端的连接
  SOCKET conn;
  sockaddr_in peeraddr;//对等方的地址
  int peerlen;//linux底下是socklen_t
  while (1)
  {
    peerlen = sizeof(peeraddr);//peerlen是输入输出参数
    conn = accept(listenfd, (sockaddr*)&peeraddr, &peerlen);
    if (conn == INVALID_SOCKET)
    {
      cout<<"error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
      exit(1);
    }

    //成功打印对等方的地址
    cout<<inet_ntoa(peeraddr.sin_addr)<<" "<<ntohs(peeraddr.sin_port)<<endl;

    do_service(conn);
  
    //unsigned threadId;
    //HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, do_service, (void*)conn, 0, &threadId);
    //if (hThread == NULL)
    //{
    //  cout<<"error with code = "<<GetLastError()<<endl;
    //  exit(1);
    //}
    //CloseHandle(hThread);

    // ServiceThread* t = new ServiceThread(conn);
    // t->SetAutoDel(true);
    // t->Start();
  }

  WSACleanup();


  return 0;
}

P99\TcpCli\main.cpp

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include <WinSock2.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(void)
{
  //来自F1的eg start
  WORD wVersionRequested;//表示要请求的版本
  WSADATA wsaData;
  int err;

  wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );

  err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );//启动它
  if ( err != 0 ) {
    return 1;
  }

  //判断请求的是不是2.2版本
  if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||
    HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {
      WSACleanup( );
      return 1; 
  }
  //来自F1的eg end

  //创建socket
  SOCKET sock;
  //协议族：TCP/IP
  //socket类型：流失套接字
  //指定TCP协议，或者写0，让内核自动选择
  sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
  //~0表示，0取反就是全1，INVALID_SOCKET就是~0
  if (sock == INVALID_SOCKET)
  {
    //WSAGetLastError()类似于Linux的errno
    cout<<"1error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
    exit(1);
  }

  //准备一个服务器地址
  sockaddr_in servaddr;
  memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  //servaddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");//Windows写法
  //Linux写法如下
  servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//S_un.S_addr等于s_addr，用宏做的
  servaddr.sin_port = htons(8888);

  int ret;
  ret = connect(sock, (sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
  if (ret == -1)
  {
    cout<<"2error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
    exit(1);
  }

  char buf[1024] = {0};
  char recvbuf[1024] = {0};
  while (1)
  {
    cin>>buf;
    if (strcmp(buf, "quit") == 0)
      break;
    ret = send(sock, buf, strlen(buf), 0);
    if (ret == -1)
    {
      cout<<"3error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
      exit(1);
    }

    ret = recv(sock, recvbuf, sizeof(buf), 0);
    if (ret == -1)
    {
      cout<<"4error with code = "<<WSAGetLastError()<<endl;
      exit(1);
    }
    if (ret == 0)//说明服务器关闭
    {
      cout<<"server close"<<endl;
      break;
    }
    if (ret > 0)
    {
      cout<<recvbuf<<endl;
    }
    memset(buf, 0, sizeof buf);//C++的sizeof没有括号也行
    memset(recvbuf, 0, sizeof recvbuf);
  }

  closesocket(sock);

  return 0;
}

• 测试