【C++】socket編程（二）：最簡單的socket通信（上）

-----初更----2018年1月26日（轉載請注明出處）----

前言：

昨天把socket基本的知識點總結了一下，今天就開始寫第一個socket程序吧，這篇文章中我們要做到的就是本機和本機通信，完成一次發送接收，雖然看着比較簡單，但是理解起來也需要費一番功夫，尤其是每個函數的使用。gogogo

#0x01    加載socket庫

從現在開始，程序要分為windows版和linux版，linux版就是加載一堆頭文件，windows呢就是加載dll后聲明一些函數，我們一點點開始，先看windows，想直接看linux的可以跳過windows

windows：

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

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

    /*codding*/

    WSACleanup();//結束調用
    return 0;
}

這就是windows的大體結構，ws2_32.lib用的是編譯時加載，具體的加載方式和顯示加載還是隱式加載大家可以自行查閱，這里不做深究，下面對函數進行分析：

首先看一下WSADATA結構體：

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;

具體每個變量是做什么的就要大廢周章了，大家可以點擊這里查看微軟官方的解釋，大概意思就是存放期望調用方使用的Windows套接字規范的版本

再看一下WSAStartup()函數，原型：

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

第二個參數lpWSADATA就是WSADATA結構體，第一個WORD參數，用的MAKEWORD()函數，原型如下：

WORD MAKEWORD(
   BYTE bLow,
   BYTE bHigh
);

這個函數主要就是返回一個WORD參數。

接下來看看WSAClearup()函數：

int WSACleanup(void);

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

到此，socket庫的調用就說完了，具體還有很多很多沒有講，讀者可以自查資料深入研究，最后一節我會給使用到的鏈接，目前就會使用就行。

Linux：

linux下比較易於理解，主要就是包含一堆頭文件就行，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*/
}

前三個是C++基礎文件，不做贅述，第四個unisted.h是linux下特有的頭文件，主要包含了read，write等函數，后三個主要是socket需要的庫文件。

#0x02    socket函數

前面講了一大推分量很小的東西，現在才開始真正的socket編程，這里要明白一個概念，什么是句柄，這個概念在本案例中可以初步認為就是一個int（顯然這是錯誤的，目前先這么理解，因為在linux中並沒有句柄）。首先需要調用socket函數，分為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。

現在已經創建一個套接字，供后面的程序使用，記住一個連接用一個套接字，什么意思，就是假如你的機器A和另一個機器B需要TCP連接，這時需要創建一個套接字，然后你的機器A和機器B需要另一個UDP連接，這時候你就需要再創建一個套接字。

win和linux用法是一樣的，我們來看一下他的原型：

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

下面看一個每個值得取值，這里僅僅列出常見取值，其他取值有興趣可以參考這個

 af：協議族

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

 type：套接字的類型

• SOCK_STREAM：面向連接的數據傳輸方式，也就是TCP連接
• SOCK_DGRAM：無連接的數據傳輸方式，也就是UDP連接

 protool：傳輸協議（要和協議和套接字配套，本例指的是TCP或UDP）

• IPPROTO_TCP：TCP協議
• IPPROTO_UDP：UDP協議

好了，現在已經創建了套接字， 接下來就要給套接字綁定ip和端口了，查看bind()函數:

#0x03    bind()函數

值得一提的是，bind函數一般用在服務器上，也就是服務端，稍后會講解客戶端需要用什么函數，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));

 以上都是實例，參數可能不是很准確，所以看一下函數原型不就知道該怎么寫了嘛 

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

 其中，第一個參數s指的就是一開始創建的套接字，不在贅述，這里主要講一下后面兩個參數：

第二個參數是要傳入一個sockaddr型的結構體，而這個結構體長啥樣呢，我們來看一下

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

第一個參數還好說，協議族，和創建socket的第一個參數一樣，俺么第二個參數呢，14位的地址和端口號應該怎么填？

這時候，我們就要借助另外一個結構體sockaddr_in（至於為什么要借助另外一個結構體，這里涉及到歷史遺留問題，感興趣可以自行查閱）

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

這里把每個變量位數已經標好了，可以看到位數和上一個結構體一樣，所以這里我們用sockaddr_in結構體定義好后替換成sockaddr結構體，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;//協議族
    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

首先創建一個sockaddr結構體，將各位清零（防止亂碼），然后設置協議族，ip地址，端口等，最后將這些信息綁定到最開始創建的句柄上，這樣一個套接字就完成了綁定

這里介紹一下inet_addr函數，這個函數是將一個ip字符串轉換成unsigned long，同樣也是歷史因素，想具體了解可以查看這里，不過zaiwindows下vs建議換成inetPton()，不過我就是任性啊，就不換，嘻嘻，在linux下這個函數可不可以替換我沒有驗證，如果有人驗證了可以在這篇文章下面留言

htons函數返回一個網絡字節數，看一下官方解釋，還有htonf()htonl()htonll()等函數，可以好好研究一下

#0x04    connent()函數

 connent函數和bind函數用法一樣，只不過connent是客戶端的程序，我給列一下函數原型，用法可以在下篇看到

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

函數原型，參數和bind一樣，所以用法也一樣，不多說。

#0x05 listen()函數

listen函數需要在connect之前，在bind函數之后的服務器端的函數，看名字就知道是用來監聽的函數，用法：

Windows/Linux:

listen(servSock, 20);

 

原型是：

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

 

比較容易理解，第一個參數就是bind后的套接字，而第二個參數指的是等待連接隊列的最大長度，啥意思？

就是說socket有2個緩沖區，一個是發送緩沖區，一個是接受緩沖區，他們有固定的大小，超過了這個大小，數據不就接收不到了嘛，這對文件傳輸可以一個麻煩，所以這個等待連接隊列指的是可以等待多少個緩沖區大小的數據，這里了解到這里就可以了，具體應用可以查看后面的文件傳輸內容在深入研究

#0x06    參考連接

【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