基于Visual C++的Winsock API研究 
2004-2-8加入  來自yesky  作者劉 濤  0條評(píng)論  點(diǎn)擊1368次 
       
　　為了方便網(wǎng)絡(luò)編程，90年代初，由Microsoft聯(lián)合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網(wǎng)絡(luò)編程接口，即Windows Sockets規(guī)范，它不是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,而是一套開放的、支持多種協(xié)議的Windows下的網(wǎng)絡(luò)編程接口。現(xiàn)在的Winsock已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了與協(xié)議無關(guān)，你可以使用Winsock來調(diào)用多種協(xié)議的功能，但較常使用的是TCP/IP協(xié)議。Socket實(shí)際在計(jì)算機(jī)中提供了一個(gè)通信端口，可以通過這個(gè)端口與任何一個(gè)具有Socket接口的計(jì)算機(jī)通信。應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，接收的信息都通過這個(gè)Socket接口來實(shí)現(xiàn)。

　　微軟為VC定義了Winsock類如CAsyncSocket類和派生于CAsyncSocket 的CSocket類，它們簡單易用，讀者朋友當(dāng)然可以使用這些類來實(shí)現(xiàn)自己的網(wǎng)絡(luò)程序，但是為了更好的了解Winsock API編程技術(shù)，我們這里探討怎樣使用底層的API函數(shù)實(shí)現(xiàn)簡單的 Winsock 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程式設(shè)計(jì)，分別說明如何在Server端和Client端操作Socket，實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳送，最后給出相關(guān)的源代碼。

　　在VC中進(jìn)行WINSOCK的API編程開發(fā)的時(shí)候，需要在項(xiàng)目中使用下面三個(gè)文件，否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。

　　1．WINSOCK.H: 這是WINSOCK API的頭文件，需要包含在項(xiàng)目中。

　　2．WSOCK32.LIB: WINSOCK API連接庫文件。在使用中，一定要把它作為項(xiàng)目的非缺省的連接庫包含到項(xiàng)目文件中去。 

　　3．WINSOCK.DLL: WINSOCK的動(dòng)態(tài)連接庫，位于WINDOWS的安裝目錄下。

　　一、服務(wù)器端操作 socket（套接字）

　　1)在初始化階段調(diào)用WSAStartup()

　　此函數(shù)在應(yīng)用程序中初始化Windows Sockets DLL ，只有此函數(shù)調(diào)用成功后，應(yīng)用程序才可以再調(diào)用其他Windows Sockets DLL中的API函數(shù)。在程式中調(diào)用該函數(shù)的形式如下：WSAStartup((WORD)((1<<8|1)，（LPWSADATA）&WSAData)，其中(1<<8|1)表示我們用的是WinSocket1.1版本，WSAata用來存儲(chǔ)系統(tǒng)傳回的關(guān)于WinSocket的資料。

　　2)建立Socket

　　初始化WinSock的動(dòng)態(tài)連接庫后，需要在服務(wù)器端建立一個(gè)監(jiān)聽的Socket，為此可以調(diào)用Socket()函數(shù)用來建立這個(gè)監(jiān)聽的Socket，并定義此Socket所使用的通信協(xié)議。此函數(shù)調(diào)用成功返回Socket對象，失敗則返回INVALID_SOCKET(調(diào)用WSAGetLastError()可得知原因，所有WinSocket 的函數(shù)都可以使用這個(gè)函數(shù)來獲取失敗的原因)。

SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )
參數(shù): af:目前只提供 PF_INET(AF_INET)；
type：Socket 的類型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)；
protocol：通訊協(xié)定(如果使用者不指定則設(shè)為0)；

如果要建立的是遵從TCP/IP協(xié)議的socket，第二個(gè)參數(shù)type應(yīng)為SOCK_STREAM，如為UDP（數(shù)據(jù)報(bào)）的socket，應(yīng)為SOCK_DGRAM。

　　3)綁定端口

　　接下來要為服務(wù)器端定義的這個(gè)監(jiān)聽的Socket指定一個(gè)地址及端口（Port），這樣客戶端才知道待會(huì)要連接哪一個(gè)地址的哪個(gè)端口，為此我們要調(diào)用bind()函數(shù)，該函數(shù)調(diào)用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );

參 數(shù)： s：Socket對象名；
name：Socket的地址值，這個(gè)地址必須是執(zhí)行這個(gè)程式所在機(jī)器的IP地址；
namelen：name的長度；

　　如果使用者不在意地址或端口的值，那么可以設(shè)定地址為INADDR_ANY，及Port為0，Windows Sockets 會(huì)自動(dòng)將其設(shè)定適當(dāng)之地址及Port (1024 到 5000之間的值)。此后可以調(diào)用getsockname()函數(shù)來獲知其被設(shè)定的值。

　　4）監(jiān)聽

　　當(dāng)服務(wù)器端的Socket對象綁定完成之后,服務(wù)器端必須建立一個(gè)監(jiān)聽的隊(duì)列來接收客戶端的連接請求。listen()函數(shù)使服務(wù)器端的Socket 進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，并設(shè)定可以建立的最大連接數(shù)(目前最大值限制為 5, 最小值為1)。該函數(shù)調(diào)用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );
參 數(shù)： s：需要建立監(jiān)聽的Socket；
backlog：最大連接個(gè)數(shù)； 

　　服務(wù)器端的Socket調(diào)用完listen（）后，如果此時(shí)客戶端調(diào)用connect（）函數(shù)提出連接申請的話，Server 端必須再調(diào)用accept() 函數(shù)，這樣服務(wù)器端和客戶端才算正式完成通信程序的連接動(dòng)作。為了知道什么時(shí)候客戶端提出連接要求，從而服務(wù)器端的Socket在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用accept()函數(shù)完成連接的建立，我們就要使用WSAAsyncSelect（）函數(shù)，讓系統(tǒng)主動(dòng)來通知我們有客戶端提出連接請求了。該函數(shù)調(diào)用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );
參數(shù)： s：Socket 對象；
hWnd ：接收消息的窗口句柄；
wMsg：傳給窗口的消息；
lEvent：被注冊的網(wǎng)絡(luò)事件，也即是應(yīng)用程序向窗口發(fā)送消息的網(wǎng)路事件，該值為下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的組合，各個(gè)值的具體含意為FD_READ：希望在套接字S收到數(shù)據(jù)時(shí)收到消息；FD_WRITE：希望在套接字S上可以發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)收到消息；FD_ACCEPT：希望在套接字S上收到連接請求時(shí)收到消息；FD_CONNECT：希望在套接字S上連接成功時(shí)收到消息；FD_CLOSE：希望在套接字S上連接關(guān)閉時(shí)收到消息；FD_OOB：希望在套接字S上收到帶外數(shù)據(jù)時(shí)收到消息。  

　　具體應(yīng)用時(shí)，wMsg應(yīng)是在應(yīng)用程序中定義的消息名稱，而消息結(jié)構(gòu)中的lParam則為以上各種網(wǎng)絡(luò)事件名稱。所以，可以在窗口處理自定義消息函數(shù)中使用以下結(jié)構(gòu)來響應(yīng)Socket的不同事件：　　

switch(lParam)　
　 {case FD_READ:
　　　 …　　
　 break;
case FD_WRITE、
　　　 …
　 break;
　　　 …
}  

　　5）服務(wù)器端接受客戶端的連接請求

　　當(dāng)Client提出連接請求時(shí)，Server 端hwnd視窗會(huì)收到Winsock Stack送來我們自定義的一個(gè)消息，這時(shí)，我們可以分析lParam，然后調(diào)用相關(guān)的函數(shù)來處理此事件。為了使服務(wù)器端接受客戶端的連接請求，就要使用accept() 函數(shù)，該函數(shù)新建一Socket與客戶端的Socket相通，原先監(jiān)聽之Socket繼續(xù)進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，等待他人的連接要求。該函數(shù)調(diào)用成功返回一個(gè)新產(chǎn)生的Socket對象，否則返回INVALID_SOCKET。

SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );
參數(shù)：s：Socket的識(shí)別碼；
addr：存放來連接的客戶端的地址；
addrlen：addr的長度 

　　6）結(jié)束 socket 連接

　　結(jié)束服務(wù)器和客戶端的通信連接是很簡單的，這一過程可以由服務(wù)器或客戶機(jī)的任一端啟動(dòng)，只要調(diào)用closesocket()就可以了，而要關(guān)閉Server端監(jiān)聽狀態(tài)的socket，同樣也是利用此函數(shù)。另外，與程序啟動(dòng)時(shí)調(diào)用WSAStartup()憨數(shù)相對應(yīng)，程式結(jié)束前，需要調(diào)用 WSACleanup() 來通知Winsock Stack釋放Socket所占用的資源。這兩個(gè)函數(shù)都是調(diào)用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );
參 數(shù)：s：Socket 的識(shí)別碼；
int PASCAL FAR WSACleanup( void );
參 數(shù)： 無 
 
　　二、客戶端Socket的操作

　　1）建立客戶端的Socket

　　客戶端應(yīng)用程序首先也是調(diào)用WSAStartup() 函數(shù)來與Winsock的動(dòng)態(tài)連接庫建立關(guān)系，然后同樣調(diào)用socket() 來建立一個(gè)TCP或UDP socket（相同協(xié)定的 sockets 才能相通，TCP 對 TCP，UDP 對 UDP）。與服務(wù)器端的socket 不同的是，客戶端的socket 可以調(diào)用 bind() 函數(shù)，由自己來指定IP地址及port號(hào)碼；但是也可以不調(diào)用 bind()，而由 Winsock來自動(dòng)設(shè)定IP地址及port號(hào)碼。

　　2）提出連接申請

　　客戶端的Socket使用connect()函數(shù)來提出與服務(wù)器端的Socket建立連接的申請，函數(shù)調(diào)用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR connect( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen );
參 數(shù)：s：Socket 的識(shí)別碼；
name：Socket想要連接的對方地址；
namelen：name的長度 

　　三、數(shù)據(jù)的傳送

　　雖然基于TCP/IP連接協(xié)議（流套接字）的服務(wù)是設(shè)計(jì)客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序時(shí)的主流標(biāo)準(zhǔn)，但有些服務(wù)也是可以通過無連接協(xié)議（數(shù)據(jù)報(bào)套接字）提供的。先介紹一下TCP socket 與UDP socket 在傳送數(shù)據(jù)時(shí)的特性：Stream (TCP) Socket 提供雙向、可靠、有次序、不重復(fù)的資料傳送。Datagram (UDP) Socket 雖然提供雙向的通信，但沒有可靠、有次序、不重復(fù)的保證，所以UDP傳送數(shù)據(jù)可能會(huì)收到無次序、重復(fù)的資料，甚至資料在傳輸過程中出現(xiàn)遺漏。由于UDP Socket 在傳送資料時(shí)，并不保證資料能完整地送達(dá)對方，所以絕大多數(shù)應(yīng)用程序都是采用TCP處理Socket，以保證資料的正確性。一般情況下TCP Socket 的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收是調(diào)用send() 及recv() 這兩個(gè)函數(shù)來達(dá)成，而 UDP Socket則是用sendto() 及recvfrom() 這兩個(gè)函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)調(diào)用成功發(fā)揮發(fā)送或接收的資料的長度，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR send( SOCKET s, const char FAR *buf,int len, int flags );
參數(shù)：s：Socket 的識(shí)別碼
buf：存放要傳送的資料的暫存區(qū)
len buf：的長度
flags：此函數(shù)被調(diào)用的方式 

　　對于Datagram Socket而言，若是 datagram 的大小超過限制，則將不會(huì)送出任何資料，并會(huì)傳回錯(cuò)誤值。對Stream Socket 言，Blocking 模式下，若是傳送系統(tǒng)內(nèi)的儲(chǔ)存空間不夠存放這些要傳送的資料，send()將會(huì)被block住，直到資料送完為止；如果該Socket被設(shè)定為 Non-Blocking 模式，那么將視目前的output buffer空間有多少，就送出多少資料，并不會(huì)被 block 住。flags 的值可設(shè)為 0 或 MSG_DONTROUTE及 MSG_OOB 的組合。

int PASCAL FAR recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags );
參數(shù)：s：Socket 的識(shí)別碼
buf：存放接收到的資料的暫存區(qū)
len buf：的長度
flags：此函數(shù)被調(diào)用的方式 

　　對Stream Socket 言，我們可以接收到目前input buffer內(nèi)有效的資料，但其數(shù)量不超過len的大小。

　　四、自定義的CMySocket類的實(shí)現(xiàn)代碼：

　　根據(jù)上面的知識(shí)，我自定義了一個(gè)簡單的CMySocket類，下面是我定義的該類的部分實(shí)現(xiàn)代碼：

//////////////////////////////////////
CMySocket::CMySocket() : file://類的構(gòu)造函數(shù)
{ 
　WSADATA wsaD; 
　memset( m_LastError, 0, ERR_MAXLENGTH );
　// m_LastError是類內(nèi)字符串變量,初始化用來存放最后錯(cuò)誤說明的字符串；
　// 初始化類內(nèi)sockaddr_in結(jié)構(gòu)變量，前者存放客戶端地址，后者對應(yīng)于服務(wù)器端地址;
　memset( &m_sockaddr, 0, sizeof( m_sockaddr ) ); 
　memset( &m_rsockaddr, 0, sizeof( m_rsockaddr ) );
　int result = WSAStartup((WORD)((1<<8|1)， &wsaD);//初始化WinSocket動(dòng)態(tài)連接庫;
　if( result != 0 ) // 初始化失敗；
　{ set_LastError( "WSAStartup failed!", WSAGetLastError() );
　　return;
　}
}