winsock編程學習筆記

以下部分轉自博客http://blog.csdn.net/phunxm/article/details/5085869

套接字地址（sockaddr、sockaddr_in）

/*
 * Structure used by kernel to store most addresses.
 */
struct sockaddr {
       u_short sa_family;/* address family,AF_X */
       char    sa_data[14];/* up to 14 bytes of direct address */
};

包含了一些遠程電腦的地址、端口和套接字的數目，它里面的數據是混雜在一起的。sa_data域的定義有些不確定性，注釋暗示內容可能超過14個字節。這種不確定性是經過深思熟慮的。套接字是個非常強大的接口。多數人可能認為比Internet接口強不到哪里——大多數應用現在很可能都用它——套接字可被用於幾乎任何種類的進程間通信，Internet（更精確的說是IP）只是其支持的協議簇中的一種。

/*
 * Socket address, internet style.
 */
struct sockaddr_in {
       short   sin_family;/* internet address family */
       u_short sin_port;/* port number */
       struct  in_addr sin_addr;/* internet address */
       char    sin_zero[8];/* padding bits */
};

這個結構提供了方便的手段來訪問socket address（struct sockaddr）結構中的每一個元素。注意sin_zero[8]是為了使sockaddr和sockaddr_in結構具有相同的尺寸，使用sockaddr_in的時候要把sin_zero全部設為零（使用memset函數）。

 

Winsock庫的加載和卸載

要使用Windows Socket API進行編程，首先必須調用WSAStartup()函數初始化Winsock動態庫。

int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);

• 參數一wVersionRequested：為我們要求初始化的Winsock版本號
• 參數二lpWSAData：為實際初始化成功的WSA（Windows Socket API）版本信息。

 

套接字的創建和釋放

要使用套接字，首先必須調用socket()函數創建一個套接字描述符，就如同操作文件時，首先得調用fopen()函數打開一個文件。

// The socket function creates a socket that is bound to a specific service provider.
SOCKET socket(int af,// [in] Address family specification.
           int type,// [in] Type specification for the new socket.
           int protocol// [in] Protocol to be used with the socket that is specific to the indicated address family.
           );

// The closesocket function closes an existing socket.
int closesocket(
    SOCKET s// [in] Descriptor identifying the socket to close.
);

 af：通信協議的協議族 ，AF_INET(IPv4)或 AF_INET6(IPv6)            

 type：指定要創建的套接字的類型。SOCK_STREAM, SOCK_ DGRAM，SOCK_RAW

 protocol指定應用程序所使用的通信協議 :

         IPPROTO_TCP， IPPROTO_UDP， 0（如果不想指定）

 

綁定套接字到指定的IP地址和端口

對於傳輸套接字，在執行收發數據前需要對本地端口進行綁定，這是因為傳輸層需要使用端口來區分具體的通信端點

// The bind function associates a local address with a socket.
int bind(
       SOCKET s, // [in] Descriptor identifying an unbound socket.
       const struct sockaddr FAR *name, // [in] Address to assign to the socket from the SOCKADDR structure.
       int namelen // [in] Length of the value in the name parameter.                        
       );

成功返回0，失敗返回SOCKET_ERROR

TCP服務器設置套接字進入監聽狀態

服務器為了接受連接，首先使用socket()函數創建一個套接字，然后使用bind()函數將它綁定到一個本地地址（端口），再用listen()函數為到達的連接指定一個backlog。

// The listen function places a socket a state where it is listening for an incoming connection.
int listen(
        SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a bound, unconnected socket.
        int backlog// [in] Maximum length of the queue of pending connections.
        );

backlog參數指定了正在等待連接的最大隊列長度。這個參數非常重要，因為服務器完全可能同時收到幾個連接請求。假定backlog參數為2，如果三個客戶機同時發出請求，那么頭兩個會被放在一個“待決”（等待處理）隊列中，以便應用程序依次為它們提供服務。而第三個連接會造成一個WSAECONNREFUSED錯誤。注意，一旦服務器接受了一個連接（accept返回），那個連接請求就會從隊列中刪去，以便別人可繼續發出請求。

該函數執行成功返回0，失敗返回SOCKET_ERROR 

 

客戶端主動連接

// The connect function establishes a connection to a specified socket.
int connect(
          SOCKET s,// [in] Descriptor identifying an unconnected socket.
          const struct sockaddr FAR *name,// [in] Name of the socket to which the connection should be established.
          int namelen// [in] Length of name.
         );

客戶端是連接的發起者（initiate），它通過調用connect()函數主動（active）連接服務器。參數二填寫欲連接的目標服務器的地址。如果連接的計算機並沒有在指定端口上監聽，則connect()調用返回SOCKET_ERROR，WSAGetLastError()=WSAECONNREFUSED；另一種錯誤是WSAETIMEOUT，例如由於路由或網絡故障，客戶端遲遲接受不到服務器回饋的[SYN,ACK]信號。

 

TCP服務器接受客戶連接請求

// The accept function permits an incoming connection attempt on a socket.
SOCKET accept(
           SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a socket that has been placed in a listening state with the listen function.
           struct sockaddr FAR *addr,// [out] receives the address of the connecting entity, as known to the communications layer.
           int FAR *addrlen// [out] the length of addr.
           );

服務器進入listen狀態后，循環調用accept()接受客戶的連接。參數一為監聽套接字；參數二為遠端客戶的地址信息；該函數返回一個套接字句柄，負責后續與該遠端客戶的會話通信。監聽套接字總是默默無聞的在門口守望（listen），迎接（accept）客戶的到來並安排服務員（會話套接字）接客。

該函數執行成功返回新的socket，失敗返回SOCKET_ERROR 

 

在一個已綁定或已連接的套接字上獲取連接名和對方地址信息獲取sockaddr

int getsockname (SOCKET s, struct sockaddr *name, int* namelen);

獲取hostname

Host即通常意義上的機器名（Machine Name）或域名（Domain Name）。

int gethostname (char FAR *name, int namelen);

gethostname()函數可以取得調用主機的機器名。返回的這個name傳給gethostbyname()調用可以取得相應IP地址。

struct hostent* gethostbyname(const char* name);

gethostbyname()函數主要用來做DNS解析，傳入域名（例如www.baidu.com），返回hostent結構。struct hostent存放主機信息。

/*
 * Structures returned by network data base library, taken from the
 * BSD file netdb.h. All addresses are supplied in host order, and
 * returned in network order (suitable for use in system calls).
 */
struct hostent {
       char   FAR *h_name;          /* official name of host */
       char   FAR *FAR *h_aliases; /* alias list */
       short  h_addrtype;            /* host address type */
       short  h_length;              /* length of address */
       char   FAR *FAR *h_addr_list;/* list of addresses */
#defineh_addr h_addr_list[0]         /* address, for backward compat */
};
/* Microsoft Windows Extended data types */
typedef struct hostent HOSTENT, *PHOSTENT, *LPHOSTENT;

以下代碼段獲取百度（www.baidu.com）機器名和地址。

struct hostent *pHostBaiDu = gethostbyname("www.baidu.com");
printf("Host name: %s/n", pHostBaiDu->h_name);
printf("IP Address: %s/n", inet_ntoa(*((struct in_addr*)pHostBaiDu->h_addr)));

 

I/O通信

從I/O的角度來看，套接字也是文件，它提供了同文件讀寫（fread()/fwrite()）對應的收發數據操作接口：send()/recv()。

發送數據

// The send function sends data on a connected socket.
int send(
       SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a connected socket.
       const char FAR *buf,// [in] Buffer containing the data to be transmitted.
       int len,// [in] Length of the data in buf.
       int flags// [in] Indicator specifying the way in which the call is made.
       );

send()函數在一個已連接的套接字s上執行數據發送操作。對於客戶機而言，發送的目標地址即connect()調用時所指定的地址；對於服務器而言，發送的目標地址即accept()調用所返回的地址。發送的內容為保存在緩沖區buf中，發送的內容長度為len。最后一個參數flags，通常情況下填0。

成功返回發送字節數，出錯返回SOCKET_ERROR

 

接收數據

// The recv function receives data from a connected or bound socket.
int recv(
       SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a connected socket.
       char FAR *buf,// [out] Buffer for the incoming data.
       int len,// [in] Length of buf.
       int flags// [in] Flag specifying the way in which the call is made.
       );

recv()函數在一個已連接的套接字s上執行數據接收操作。對於客戶機而言，數據的源地址即connect()調用時所指定的地址；對於服務器而言，數據的源地址即accept()調用所返回的地址。接收的內容為保存至長度為len的緩沖區buf，最后一個參數flags，通常情況下填0。

成功返回接收的數據的字節數量，失敗返回SOCKET_ERROR，如果接受數據時網絡中斷返回0。

 

關閉套接字（TCP連接）

// The shutdown function disables sends or receives on a socket.
int shutdown(
           SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a socket.
           int how// [in] Flag that describes what types of operation will no longer be allowed.
           );

 

WinSock TCP C/S通信示例

 

 

簡單通信示例：

客戶端代碼：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h> 
#define SERVPORT    5050              // 端口為5150
#define MAXDATASIZE 100
#define SERVIP      “127.0.0.1”      // 服務器IP地址為“127.0.0.1”，
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
 
void main(int argc, char *argv[])
{
    WSADATA              wsaData;
    SOCKET               sConnect;
    SOCKADDR_IN          serverAddr;    
    int            recvbytes;
    char            buf[MAXDATASIZE]; 
    WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
    sConnect = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); 
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(SERVPORT);    
    serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVIP);
    memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero));
    if(
    connect(sConnect，   (SOCKADDR*)&serverAddr,sizeof(SOCKADDR))==SOCKET_ERROR)
    {
        printf("connect failed!\n");
        return;
    }
    recvbytes = recv(sConnect, buf, MAXDATASIZE, 0);
    if (recvbytes == SOCKET_ERROR){    printf("recv failed!\n");}
    else{buf[recvbytes] = '\0';printf("%s\n",buf);    } 
    closesocket(sConnect);
    WSACleanup();
}
    

服務端代碼：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h> 
#define SERVPORT    5050
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 
void main(void)
{
    WSADATA              wsaData;
    SOCKET               sListen;        // 監聽socket
    SOCKET               sClient;        // 連接socket
    SOCKADDR_IN          serverAddr;        // 本機地址信息
    SOCKADDR_IN          clientAddr;        // 客戶端地址信息
    int                    clientAddrLen;    // 地址結構的長度
    int                  nResult;
    WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);   
    sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);         
    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)); 
    nResult = bind(sListen, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR));
   if (nResult == SOCKET_ERROR)
   {    
        printf("bind failed!\n"); 
    return;   
    } 
    listen(sListen, 5);  
    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));        
        nResult = send(sClient, "Connect success!", 16, 0);
        if (nResult == SOCKET_ERROR){printf("send failed!");}
    }
    closesocket(sClient);
    }
     closesocket(sListen); 
     WSACleanup();
}