套接字编程

套接字编程Socket简介•80年代初，人们在UNIX操作系统下实现TCP/IP协议。•研究人员为TCP/IP网络通信开发了一个API（应用程序接口）。•这个API称为Socket接口（套接字）。•SOCKET接口是TCP/IP网络最为通用的API，也是在INTERNET上进行应用开发最为通用的API。Socket简介•90年代初，Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS下的网络编程接口，即WindowsSockets规范。•增加了一些异步函数，并增加了符合Windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。•WINDOWSSOCKETS规范是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。•从1991年的1.0版到1995年的2.0.8版，经过不断完善并在Intel、Microsoft、Sun、SGI、Informix、Novell等公司的全力支持下，已成为Windows网络编程的事实上的标准。•在实际应用中的WINDOWSSOKCETS规范主要有1.1版和2.0版。•两者的最重要区别是1.1版只支持TCP/IP协议，而2.0版可以支持多协议。•2.0版有良好的向后兼容性，任何使用1.1版的源代码，二进制文件，应用程序都可以不加修改地在2.0规范下使用。Socket简介•SOCKET实际在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有SOCKET接口的计算机通信。•应用程序在网络上传输，接收的信息都通过这个SOCKET接口来实现。•在应用开发中就像使用文件句柄一样，可以对SOCKET句柄进行读，写操作。Socket的机制是什么•简单的把Socket理解为一个可以连通网络上不同计算机程序之间的管道，把一堆数据从管道的A端扔进去，则会从管道的B端（也许同时还可以从C、D、E、F……端冒出来）。•管道的端口由两个因素来唯一确认，即机器的IP地址和程序所使用的端口号。•端口号就是程序员指定的一个数字，如：http的80端口和ftp的21端口。•建议大家自己写程序不要使用太小的端口号，它们一般被系统占用了，也不要使用一些著名的端口，一般来说使用1000~5000之内的端口比较好。Socket的机制是什么•Socket可以支持数据的发送和接收•它定义一种称为套接字的变量，发送数据时首先创建套接字，然后使用该套接字的sendto等方法对准某个IP/端口进行数据发送•接收端也首先创建套接字，然后将该套接字绑定到一个IP/端口上，所有发向此端口的数据会被该套接字的recv等函数读出。如同读出文件中的数据一样。所需的头文件、库文件和DLL•最广泛的WindowsSocket2.0版本，所需的一些文件如下（以安装了VC6为例说明其物理位置）：•（1）头文件winsock2.h，通常处于C:“ProgramFiles”MicrosoftVisualStudio“VC98”INCLUDE；查看该头文件可知其中又包含了windows.h和pshpack4.h头文件，因此在windows中的一些常用API都可以使用•（2）库文件Ws2_32.lib，通常处于C:ProgramFilesMicrosoftVisualStudioVC98Lib；•（3）DLL文件Ws2_32.dll，通常处于C:WINDOWSsystem32。编写Socket程序需要的编程基础•（1）C++语法；•（2）一点windowsSDK的基础，了解一些SDK的数据类型与API的调用方式；•（3）一点编译、链接和执行的技术。UDP•所谓UDP，就是发送出去就不管的一种网络协议。•UDP编程的发送端只管发送就可以了，不用检查网络连接状态。•下面用例1来说明怎样编写UDP，并会详细解释每个API和数据类型。SOCKET类型•SOCKET是socket套接字类型，在WINSOCK2.H中有如下定义：•typedefunsignedintu_int;•typedefu_intSOCKET;•可知套接字实际上就是一个无符号整型，它将被Socket环境管理和使用。•套接字将被创建、设置、用来发送和接收数据，最后会被关闭。WORD类型、MAKEWORD、LOBYTE和HIBYTE宏•WORD类型是一个16位的无符号整型，在WTYPES.H中被定义为：•typedefunsignedshortWORD;•目的是提供两个字节的存储，在Socket中这两个字节可以表示主版本号和副版本号。•使用MAKEWORD宏可以给一个WORD类型赋值。例如要表示主版本号2，副版本号0，可以使用以下代码：•WORDwVersionRequested;•wVersionRequested=MAKEWORD(2,0);•注意低位内存存储主版本号2，高位内存存储副版本号0，其值为0x0002。使用宏LOBYTE可以读取WORD的低位字节，HIBYTE可以读取高位字节。WSADATA类型和LPWSADATA类型•WSADATA类型是一个结构，描述了Socket库的一些相关信息，其结构定义如下：•typedefstructWSAData{•WORDwVersion;•WORDwHighVersion;•charszDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];•charszSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];•unsignedshortiMaxSockets;•unsignedshortiMaxUdpDg;•charFAR*lpVendorInfo;•}WSADATA;•typedefWSADATAFAR*LPWSADATA;WSAStartup函数•WSAStartup函数被用来初始化Socket环境，它的定义如下：•intPASCALFARWSAStartup(WORDwVersionRequired,LPWSADATAlpWSAData);•其返回值为整型，调用方式为PASCAL（即标准类型，PASCAL等于__stdcall），参数有两个，第一个参数为WORD类型，指明了Socket的版本号，第二个参数为WSADATA类型的指针。•若返回值为0，则初始化成功，若不为0则失败。WSACleanup函数•这是Socket环境的退出函数。返回值为0表示成功，SOCKET_ERROR表示失败。socket函数•socket的创建函数，其定义为：•SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprotocol);•第一个参数为intaf，代表网络地址族，目前只有一种取值是有效的，即AF_INET，代表internet地址族；•第二个参数为inttype，代表网络协议类型，SOCK_DGRAM代表UDP协议，SOCK_STREAM代表TCP协议；•第三个参数为intprotocol，指定网络地址族的特殊协议，目前无用，赋值0即可。•返回值为SOCKET，若返回INVALID_SOCKET则失败。setsockopt函数•函数用来设置Socket的属性，若不能正确设置socket属性，则数据的发送和接收会失败。定义如下：•intPASCALFARsetsockopt(SOCKETs,intlevel,intoptname,•constcharFAR*optval,intoptlen);•其返回值为int类型，0代表成功，SOCKET_ERROR代表有错误发生。•第一个参数SOCKETs，代表要设置的套接字；•第二个参数intlevel，代表要设置的属性所处的层次，层次包含以下取值：SOL_SOCKET代表套接字层次；IPPROTO_TCP代表TCP协议层次，IPPROTO_IP代表IP协议层次（后面两个我都没有用过）；•第三个参数intoptname，代表设置参数的名称，SO_BROADCAST代表允许发送广播数据的属性，其它属性可参考MSDN；•第四个参数constcharFAR*optval，代表指向存储参数数值的指针，注意这里可能要使用reinterpret_cast类型转换；•第五个参数intoptlen，代表存储参数数值变量的长度。sockaddr_in•sockaddr_in定义了socket发送和接收数据包的地址，定义：•structsockaddr_in{•shortsin_family;•u_shortsin_port;•structin_addrsin_addr;•charsin_zero[8];•};in_addr类型•in_addr的定义如下：•structin_addr{•union{•struct{u_chars_b1,s_b2,s_b3,s_b4;}S_un_b;•struct{u_shorts_w1,s_w2;}S_un_w;•u_longS_addr;•}S_un;•首先阐述in_addr的含义，很显然它是一个存储ip地址的联合体（忘记union含义的请看c++书），有三种表达方式：•第一种用四个字节来表示IP地址的四个数字；•第二种用两个双字节来表示IP地址；•第三种用一个长整型来表示IP地址。inet_addr•给in_addr赋值的一种最简单方法是使用inet_addr函数，它可以把一个代表IP地址的字符串赋值转换为in_addr类型，如•addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr(192.168.0.2);•sockaddr_in的含义比in_addr的含义要广泛，其各个字段的含义和取值如下：•第一个字段shortsin_family，代表网络地址族，如前所述，只能取值AF_INET；•第二个字段u_shortsin_port，代表IP地址端口，由程序员指定；•第三个字段structin_addrsin_addr，代表IP地址；•第四个字段charsin_zero[8]，是为了保证sockaddr_in与SOCKADDR类型的长度相等而填充进来的字段inet_ntoa函数•函数是inet_ntoa，可以把一个in_addr类型转换为一个字符串sockaddr类型•sockaddr类型是用来表示Socket地址的类型，同上面的sockaddr_in类型相比，sockaddr的适用范围更广，因为sockaddr_in只适用于TCP/IP地址。•Sockaddr的定义如下：•structsockaddr{•u_shortsa_family;•charsa_data[14];•};•可知sockaddr有16个字节，而sockaddr_in也有16个字节，所以sockaddr_in是可以强制类型转换为sockaddr的。事实上也往往使用这种方法。Sleep函数•线程挂起函数，表示线程挂起一段时间。如，Sleep(1000)表示挂起一秒。•定义于WINBASE.H头文件中。•WINBASE.H又被包含于WINDOWS.H中，然后WINDOWS.H被WINSOCK2.H包含。sendto函数•在Socket中有两套发送和接收函数，一是sendto和recvfrom；二是send和recv。前一套在函数参数中要指明地址；而后一套需要先将套接字和一个地址绑定，然后直接发送和接收，不需绑定地址。sendto的定义如下：•intPASCALFARsendto(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags,conststructsockaddrFAR*to,inttolen);•第一个参数就是套接字；•第二个参数是要传送的数据指针；•第三个参数是要传送的数据长度（字节数）；•第四个参数是传送方式的标识，如果不需要特殊要求则可以设置为0，其它值请参考MSDN；•第五个参数是目标地址，注意这里使用的是sockaddr的指针；•第六个参数是地址的长度；•返回值为整型，如果成功，则返回发送的字节数，失败则返回SOCKET_ERROR。WSAGetLastError函数•该函数用来在Socket相关API失败后读取错误码，