【C++】socket编程（二）：最简单的socket通信（上）

-----初更----2018年1月26日（转载请注明出处）----

前言：

昨天把socket基本的知识点总结了一下，今天就开始写第一个socket程序吧，这篇文章中我们要做到的就是本机和本机通信，完成一次发送接收，虽然看着比较简单，但是理解起来也需要费一番功夫，尤其是每个函数的使用。gogogo

#0x01    加载socket库

从现在开始，程序要分为windows版和linux版，linux版就是加载一堆头文件，windows呢就是加载dll后声明一些函数，我们一点点开始，先看windows，想直接看linux的可以跳过windows

windows：

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>//socket头文件
#pragma comment (lib,"ws2_32.lib")//加载socket

int main()
{
    WSADATA wsaData;//生成句柄
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);//初始化

    /*codding*/

    WSACleanup();//结束调用
    return 0;
}

这就是windows的大体结构，ws2_32.lib用的是编译时加载，具体的加载方式和显示加载还是隐式加载大家可以自行查阅，这里不做深究，下面对函数进行分析：

首先看一下WSADATA结构体：

typedef struct WSAData {
  WORD           wVersion;
  WORD           wHighVersion;
  char           szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
  char           szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
  unsigned short iMaxSockets;
  unsigned short iMaxUdpDg;
  char FAR       *lpVendorInfo;
} WSADATA, *LPWSADATA;

具体每个变量是做什么的就要大废周章了，大家可以点击这里查看微软官方的解释，大概意思就是存放期望调用方使用的Windows套接字规范的版本

再看一下WSAStartup()函数，原型：

int WSAStartup(
  _In_  WORD      wVersionRequested,
  _Out_ LPWSADATA lpWSAData
);

第二个参数lpWSADATA就是WSADATA结构体，第一个WORD参数，用的MAKEWORD()函数，原型如下：

WORD MAKEWORD(
   BYTE bLow,
   BYTE bHigh
);

这个函数主要就是返回一个WORD参数。

接下来看看WSAClearup()函数：

int WSACleanup(void);

官方解释是：The WSACleanup function terminates use of the Winsock 2 DLL(Ws2_32.dll).意思就是不再使用Ws2_32.dll库了。

到此，socket库的调用就说完了，具体还有很多很多没有讲，读者可以自查资料深入研究，最后一节我会给使用到的链接，目前就会使用就行。

Linux：

linux下比较易于理解，主要就是包含一堆头文件就行，demo如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
int main()
{
/*codding*/
}

前三个是C++基础文件，不做赘述，第四个unisted.h是linux下特有的头文件，主要包含了read，write等函数，后三个主要是socket需要的库文件。

#0x02    socket函数

前面讲了一大推分量很小的东西，现在才开始真正的socket编程，这里要明白一个概念，什么是句柄，这个概念在本案例中可以初步认为就是一个int（显然这是错误的，目前先这么理解，因为在linux中并没有句柄）。首先需要调用socket函数，分为windows和linux版本

windows：

SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

Linux：

int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

其中SOCKET指的就是句柄，而在linux中用int代替。

现在已经创建一个套接字，供后面的程序使用，记住一个连接用一个套接字，什么意思，就是假如你的机器A和另一个机器B需要TCP连接，这时需要创建一个套接字，然后你的机器A和机器B需要另一个UDP连接，这时候你就需要再创建一个套接字。

win和linux用法是一样的，我们来看一下他的原型：

SOCKET WSAAPI socket(
  _In_ int af,
  _In_ int type,
  _In_ int protocol
);

下面看一个每个值得取值，这里仅仅列出常见取值，其他取值有兴趣可以参考这个

 af：协议族

• AF_INET（PF_INET）：使用IPv4
• AF_INET6（PF_INET6）：使用IPv6

 type：套接字的类型

• SOCK_STREAM：面向连接的数据传输方式，也就是TCP连接
• SOCK_DGRAM：无连接的数据传输方式，也就是UDP连接

 protool：传输协议（要和协议和套接字配套，本例指的是TCP或UDP）

• IPPROTO_TCP：TCP协议
• IPPROTO_UDP：UDP协议

好了，现在已经创建了套接字， 接下来就要给套接字绑定ip和端口了，查看bind()函数:

#0x03    bind()函数

值得一提的是，bind函数一般用在服务器上，也就是服务端，稍后会讲解客户端需要用什么函数，先看一下bind使用：

 windows：

bind(servSock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));//Windows

 Linux：

bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

 以上都是实例，参数可能不是很准确，所以看一下函数原型不就知道该怎么写了嘛 

int bind(
  _In_ SOCKET                s,
  _In_ const struct sockaddr *name,
  _In_ int                   namelen
);

 其中，第一个参数s指的就是一开始创建的套接字，不在赘述，这里主要讲一下后面两个参数：

第二个参数是要传入一个sockaddr型的结构体，而这个结构体长啥样呢，我们来看一下

struct sockaddr{
    sa_family_t  sin_family;   //地址族（Address Family），也就是地址类型
    char         sa_data[14];  //IP地址和端口号
};

第一个参数还好说，协议族，和创建socket的第一个参数一样，俺么第二个参数呢，14位的地址和端口号应该怎么填？

这时候，我们就要借助另外一个结构体sockaddr_in（至于为什么要借助另外一个结构体，这里涉及到历史遗留问题，感兴趣可以自行查阅）

struct sockaddr_in{
    sa_family_t     sin_family;   //地址族（Address Family），也就是地址类型
    uint16_t        sin_port;     //16位的端口号
    struct in_addr  sin_addr;     //32位IP地址
    char            sin_zero[8];  //不使用，一般用0填充
};

这里把每个变量位数已经标好了，可以看到位数和上一个结构体一样，所以这里我们用sockaddr_in结构体定义好后替换成sockaddr结构体，都坐下，正常操作是：

    sockaddr_in sockAddr;
    memset(&sockAddr, 0, sizeof(sockAddr));//各位清零
    sockAddr.sin_family = PF_INET;//协议族
    sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//ip地址
    sockAddr.sin_port = htons(1996);//端口
    bind(servSock, (SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(SOCKADDR));//Windows

首先创建一个sockaddr结构体，将各位清零（防止乱码），然后设置协议族，ip地址，端口等，最后将这些信息绑定到最开始创建的句柄上，这样一个套接字就完成了绑定

这里介绍一下inet_addr函数，这个函数是将一个ip字符串转换成unsigned long，同样也是历史因素，想具体了解可以查看这里，不过zaiwindows下vs建议换成inetPton()，不过我就是任性啊，就不换，嘻嘻，在linux下这个函数可不可以替换我没有验证，如果有人验证了可以在这篇文章下面留言

htons函数返回一个网络字节数，看一下官方解释，还有htonf()htonl()htonll()等函数，可以好好研究一下

#0x04    connent()函数

 connent函数和bind函数用法一样，只不过connent是客户端的程序，我给列一下函数原型，用法可以在下篇看到

int connect(
  _In_ SOCKET                s,
  _In_ const struct sockaddr *name,
  _In_ int                   namelen
);

函数原型，参数和bind一样，所以用法也一样，不多说。

#0x05 listen()函数

listen函数需要在connect之前，在bind函数之后的服务器端的函数，看名字就知道是用来监听的函数，用法：

Windows/Linux:

listen(servSock, 20);

 

原型是：

int listen(
  _In_ SOCKET s,
  _In_ int    backlog
);

 

比较容易理解，第一个参数就是bind后的套接字，而第二个参数指的是等待连接队列的最大长度，啥意思？

就是说socket有2个缓冲区，一个是发送缓冲区，一个是接受缓冲区，他们有固定的大小，超过了这个大小，数据不就接收不到了嘛，这对文件传输可以一个麻烦，所以这个等待连接队列指的是可以等待多少个缓冲区大小的数据，这里了解到这里就可以了，具体应用可以查看后面的文件传输内容在深入研究

#0x06    参考连接

【1】http://c.biancheng.net/cpp/html/3032.html

【2】http://blog.csdn.net/y396397735/article/details/50655363

【3】http://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/45621341

【4】http://msdn.microsoft.com