Windows Socket 网络编程
Windows Socket 网络编程(二) ——套接字编程原理
作者: 冰点工作室小鹰
一、客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点:1、非对等作用;2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式:
首先服务器方要先启动,并根据请示提供相应服务:(过程如下)
1、打开一通信通道并告知本地主机,它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
2、等待客户请求到达该端口。
3、接收到重复服务请求,处理该请求并发送应答信号。
4、返回第二步,等待另一客户请求
5、关闭服务器。
客户方:
1、打开一通信通道,并连接到服务器所在主机的特定端口。
2、向服务器发送服务请求报文,等待并接收应答;继续提出请求……
3、请求结束后关闭通信通道并终止。
二、基本套接字
为了更好说明套接字编程原理,给出几个基本的套接字,在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。
1、创建套接字——socket()
功能:使用前创建一个新的套接字
格式:SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);
参数:af: 通信发生的区域
type: 要建立的套接字类型
procotol: 使用的特定协议
2、指定本地地址——bind()
功能:将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式:int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
参数:s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。其它:没有错误,bind()返回0,否则SOCKET_ERROR
地址结构说明:
struct sockaddr_in
{
short sin_family;//AF_INET
u_short sin_port;//16位端口号,网络字节顺序
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址,网络字节顺序
char sin_zero[8];//保留
}
3、建立套接字连接——connect()和accept()
功能:共同完成连接工作
格式:int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);
参数:同上
4、监听连接——listen()
功能:用于面向连接服务器,表明它愿意接收连接。
格式:int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
5、数据传输——send()与recv()
功能:数据的发送与接收
格式:int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags); int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
参数:buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。
6、多路复用——select()
功能:用来检测一个或多个套接字状态。
格式:int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);
参数:readfds:指向要做读检测的指针
writefds:指向要做写检测的指针
exceptfds:指向要检测是否出错的指针
timeout:最大等待时间
select()* 执行同步I/O多路复用。
select函数的参数( int nfds, fd_set readfds, fd_set writefds, fd_set exceptfds, const struct timeval timeout )
我记得是:第一个是个较为次要的值,设成0就行了。后面的几个FD_SET类
型的参数才是最重要的;
第一个FD_SET型的参数readfds是表示要被检查是否可读的Sockets,把你想
要接收数据的那个套接字放在这里;
第二个FD_SET参数ritefds是表示要被检查是否可写的Sockets,将你要发送
数据的套接字放在这里;
还有个FD_SET参数exceptfds是表示要被检查是否有错误的Sockets select()
函数的第五个参数timeout,是让我们用来设定select 函数要等待(block)多久。
兹述说如下:
(1)如果timeout 设为「NULL」,那么select() 就会一直等到「至少」某一
个socket 的事件成立了才会return,这和其他的blocking 函数一样。
select( ..., NULL )
(2)如果timeout 的值设为{0, 0} (秒, 微秒),那么select() 在检查后,
不管有没有socket 的事件成立,都会马上return,而不会停留。
https://www.360docs.net/doc/d41934530.html,_sec = https://www.360docs.net/doc/d41934530.html,_usec = 0; select( ..., &timeout )
(3)如果timout 设为{m, n},那么就会等到至少某一个socket 的事件发生,或是时间到了(m 秒n 微秒),才会return。https://www.360docs.net/doc/d41934530.html,_sec = m; https://www.360docs.net/doc/d41934530.html,_usec = n; select( ..., &timeout )
返回值:成功- 符合条件的Sockets 总数(若Timeout 发生,则为0) 失败- SOCKET_ERROR (呼叫WSAGetLastError() 可得知原因)
说明:使用者可利用此函式来检查Sockets 是否有资料可被读取,或是有空间
可以写入,或是有错误发生。
关于对FD_SET类型的操作,有几个比较重要的宏:FD_ZERO(*set) -- 将set 的值清乾净FD_SET(s, *set) -- 将s 加到set 中FD_CLR(s, *set) -- 将s
从set 中删除FD_ISSET(s, *set) -- 检查s 是否存在於set 中参数readfds、writefds、及exceptfds 都是「called by value- result」;而「called
by value-result」的意思就是说,我们在将参数传给系统时,要先设启始值,并将这些参数的位址(address)告诉系统;而系统则会利用到这些值来做些运算或其他用途,最后并将结果再写回这些参数的位址中。因此这些参数的值在传入前和函数返回后,可能会不同;所以每次调用select() 前,对这些参数一定要重新设定它们的值。假设我们要检查socket 1 和 2 目前是否可以用来传送资料,以及socket 3 是否有资料可读;我们不打算检查sockets 是否有错误发生,所以exceptfds 设为NULL。步骤大致如下:FD_ZERO( &writefds ); FD_ZERO( &readfds ); FD_SET( 1, &writefds ); FD_SET( 2, &writefds );
FD_SET( 3, &readfds ); select( ..., &readfds, &writefds, NULL, ...) if
(FD_ISSET( 1, &writefds )) send( 1, data ); if (FD_ISSET( 2, &writefds )) send( 2, data ); if (FD_ISSET( 3, &readfds )) recv( 3, data );
7、关闭套接字——closesocket()
功能:关闭套接字s
格式:BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
三、典型过程图
2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图
2.2 无连接协议的套接字调用时序图
2.3 面向连接的应用程序流程图
FD_ZERO,FD_ISSET这些都是套节字结合操作宏
看看MSDN上的select函数,
这是在select io 模型中的核心,用来管理套节字IO的,避免出现无辜锁定.
int select( int nfds,fd_set FAR *readfds, fd_set FAR *writefds,
fd_set FAR *exceptfds,
const struct timeval FAR *timeout
);
第一个参数不管,是兼容目的,最后的是超时标准,select是阻塞操作
当然要设置超时事件.
接着的三个类型为fd_set的参数分别是用于检查套节字的可读性,可写性,和列外数据性质.
我举个例子
比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞
如果数据一直不来,你的线程就要阻塞很久.这样显然不好.
所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了)
步骤如下
socket s;
.....
fd_set set;
while(1)
{
FD_ZERO(&set);//将你的套节字集合清空
FD_SET(s, &set);//加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s
select(0,&set,NULL,NULL,NULL);//检查套节字是否可读,
//很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况)
//这里select是否出错没有写
if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
{ //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
//只保留符合条件的套节字在这个集合里面
recv(s,...);
}
//do something here
}
不知道你现在明白没有.另,由于这段时间没忙这,有错误不负责任.呵呵.
1、Socket服务器端:
Socket服务器端流程如下:加载套接字->创建监听的套接字->绑定套接字->监听套接字->处理客户端相关请求。
下面是孙鑫VC详解里面的服务器端的例子:
C++代码
#include
#include
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建监听的套接字
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//绑定套接字
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//将套接字设置为监听模式,准备接受用户请求
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
printf("%s\n","welcome,the serve is started...");
while (1)
{
//等待用户请求到来
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf[100];
sprintf(sendBuf,"welcome %s to https://www.360docs.net/doc/d41934530.html,",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
//发送数据
send(sockConn,sendBuf,100,0);
char revBuf[100];
//接收数据
recv(sockConn,revBuf,100,0);
//打印接受数据
printf("%s\n",revBuf);
//关闭套接字
closesocket(sockConn);
}
}
#include
#include
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建监听的套接字
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//绑定套接字
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//将套接字设置为监听模式,准备接受用户请求
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
printf("%s\n","welcome,the serve is started...");
while (1)
{
//等待用户请求到来
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf[100];
sprintf(sendBuf,"welcome %s to https://www.360docs.net/doc/d41934530.html,",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
//发送数据
send(sockConn,sendBuf,100,0);
char revBuf[100];
//接收数据
recv(sockConn,revBuf,100,0);
//打印接受数据
printf("%s\n",revBuf);
//关闭套接字
closesocket(sockConn);
}
}
注意:需要包含头文件
如果在VC中还有一个简单的加载套接字的方法:
C++代码
if (!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("套接字加载失败!");
return false;
}
if (!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("套接字加载失败!");
return false;
}
这个不需要包含上面注里面的头文件和ws2_32.lib库就可以实现加载套接字。
2、Socket客户端:
Socket客户端同样需要先加载套接字,然后创建套接字,不过之后不用绑定和监听了,而是直接连接服务器,发送相关请求。
同样贴出孙鑫VC详解里面的客户端的例子:(不是我偷懒,是人家实在写的太好,无法超越)
C++代码
#include
#include
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建套接字
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//向服务器发送请求
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//接受数据
char recBuf[100];
recv(sockClient,recBuf,100,0);
printf("%s\n",recBuf);
//发送数据
send(sockClient,"this is 扈修非",strlen("this is 扈修非")+1,0);
//关闭套接字
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
#include
#include
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建套接字
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//向服务器发送请求
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//接受数据
char recBuf[100];
recv(sockClient,recBuf,100,0);
printf("%s\n",recBuf);
//发送数据
send(sockClient,"this is 扈修非",strlen("this is 扈修非")+1,0);
//关闭套接字
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
需要加载的头文件和库同上