windows socket TCP/UDP代码实现

SOCKET网络编程

(WINDOWS SOCKET)

1.前言

网上看了很多Socket的资料,将理解的知识总结下,详细介绍下VCwindows sockets编程,并结合服务器和客户端的两个实例(TCP/UDP)讲解下。

2.SOCKET相关原理

在网络编程中最常用的方案便是Client/Server (客户机/服务器)模型。在这种方案中客户应用程序向服务器程序请求服务。一个服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求,也就是说,服务进程一直处于休眠状态(简单的说就是死循环),直到一个客户向这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻,服务程序被"惊醒"并且为客户提供服务-对客户的请求作出适当的反应。

VC中进行WINSOCKAPI编程开发的时候,需要在项目中使用下面的三个文件,否则会出现编译错误。
  1WINSOCK.H: 这是WINSOCK API的头文件,需要包含在项目中。
  2WSOCK32.LIB: WINSOCK API连接库文件。在使用中,一定要把它作为项目的非缺省的连接库包含到项目文件中去。 
  3WINSOCK.DLL: WINSOCK的动态连接库,位于WINDOWS的安装目录下。

3.SOCKET API

下面讲解的都是在实例中使用的接口,了解相关定义后我们结合实例讲解。

1.WSAStartup()

此函数在应用程序中初始化Windows Sockets DLL ,只有此函数调用成功后,应用程序才可以再调用其他Windows Sockets DLL中的API函数。

int PASCAL FAR WSAStartup(WORD wVersionRequired, LPWSADATA lpWSAData);
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。

在程式中调用该函数的形式如下:WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &WSAData),其中MAKEWORD(1,1)表示我们用的是WinSocket1.1版本,WSAata用来存储系统传回的关于WinSocket的资料。

(1) WORD类型、MAKEWORDLOBYTEHIBYTE

WORD类型是一个16位的无符号整型,在WTYPES.H中被定义为:
typedef unsigned short WORD;
其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:
WORD wVersionRequested;  

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。在后面的实例中会应用。

(2)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:
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;
typedef WSADATA FAR *LPWSADATA;
    值得注意的就是wVersion字段,存储了Socket的版本类型。LPWSADATAWSADATA的指针类型。它们通过Socket的初始化函数WSAStartup读取出来。

2.WSACleanup()

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。

3.socket()

SOCKETsocket套接字类型,在WINSOCK2.H中有如下定义:
typedef unsigned int    u_int;
typedef u_int           SOCKET;
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。

初始化WinSock的动态连接库后,需要在服务器端建立一个监听的Socket,为此可以调用Socket()函数用来建立这个监听的Socket,并定义此Socket所使用的通信协议。此函数调用成功返回Socket对象,失败则返回INVALID_SOCKET(调用WSAGetLastError()可得知原因,所有WinSocket API函数都可以使用这个函数来获取失败的原因。

  SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )

参数

af: 目前只提供 PF_INET(AF_INET)
type Socket 的类型 (SOCK_STREAMSOCK_DGRAM)
protocol 通讯协定(如果使用者不指定则设为0)

如果要建立的是遵从TCP/IP协议的socket,第二个参数type应为SOCK_STREAM,为UDP(数据报)的socket,应为SOCK_DGRAM

l SOCK_STREAM:这个协议是按照顺序的、可靠的、数据完整的基于字节流的连接。这是一个使用最多的socket类型,这个socket是使用TCP来进行传输。

l SOCK_DGRAM:这个协议是无连接的、固定长度的传输调用。该协议是不可靠的,使用UDP来进行它的连接。

套接字将被创建、设置、用来发送和接收数据,最后会被关闭。

4.bind()

接下来要为服务器端定义的这个监听的Socket指定一个地址及端口(Port),这样客户端才知道待会要连接哪一个地址的哪个端口,为此我们要调用bind()函数,该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR

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

参 数: 

sSocket对象名;
nameSocket的地址值,这个地址必须是执行这个程式所在机器的IP地址;
namelenname的长度; 

如果使用者不在意地址或端口的值,那么可以设定地址为INADDR_ANY,及Port0Windows Sockets 会自动将其设定适当之地址及Port (1024 到 5000之间的值)。此后可以调用getsockname()函数来获知其被设定的值。

5.sockaddr_inin_addr类型,inet_addrinet_ntoa函数,sockaddr

sockaddr_in定义了socket发送和接收数据包的地址,定义:
struct sockaddr_in

{
        short     sin_family;
        u_short  sin_port;
        struct in_addr  sin_addr;
        char     sin_zero[8];
};
其中in_addr的定义如下:
struct in_addr 

{
         union {
                 struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
                 struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
                 u_long S_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(union),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。
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");
其反函数是inet_ntoa,可以把一个in_addr类型转换为一个字符串。
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short   sin_family,代表网络地址族,如前所述,只能取值AF_INET
第二个字段u_short sin_port,代表IP地址端口,由程序员指定;
第三个字段struct in_addr sin_addr,代表IP地址;
第四个字段char    sin_zero[8],是为了保证sockaddr_inSOCKADDR类型的长度相等而填充进来的字段。

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:
struct sockaddr {
 u_short    sa_family;
 char       sa_data[14];
};  
可知sockaddr16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。

6.listen()

当服务器端的Socket对象绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。listen()函数使服务器端的Socket 进入监听状态,并设定可以建立的最大连接数(目前最大值限制为 5, 最小值为1)。该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR
  int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );

参 数: 

s:需要建立监听的Socket
backlog:最大连接个数;
   服务器端的Socket调用完listen()后,如果此时客户端调用connect()函数提出连接申请的话,Server 端必须再调用accept() 函数,这样服务器端和客户端才算正式完成通信程序的连接动作。为了知道什么时候客户端提出连接要求,从而服务器端的Socket在恰当的时候调用 accept()函数完成连接的建立,我们就要使用WSAAsyncSelect()函数,让系统主动来通知我们有客户端提出连接请求了。该函数调用成功 返回0,否则返回SOCKET_ERROR

  int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );

参数: 

sSocket 对象;
hWnd :接收消息的窗口句柄;
wMsg:传给窗口的消息;
lEvent:被注册的网络事件,也即是应用程序向窗口发送消息的网路事件,该值为下列值FD_READFD_WRITEFD_OOB、 FD_ACCEPTFD_CONNECTFD_CLOSE的组合,各个值的具体含意为FD_READ:希望在套接字S收到数据时收到消 息;FD_WRITE:希望在套接字S上可以发送数据时收到消息;FD_ACCEPT:希望在套接字S上收到连接请求时收到消息;FD_CONNECT: 希望在套接字S上连接成功时收到消息;FD_CLOSE:希望在套接字S上连接关闭时收到消息;FD_OOB:希望在套接字S上收到带外数据时收到消息。 具体应用时,wMsg应是在应用程序中定义的消息名称,而消息结构中的lParam则为以上各种网络事件名称。所以,可以在窗口处理自定义消息函数中使用 以下结构来响应Socket的不同事件:  

switch(lParam) 
{
 case FD_READ:
     
   break;
 case FD_WRITE:
   
   break;
 
}

 

7.accept()

Client提出连接请求时,Server hwnd视窗会收到Winsock Stack送来我们自定义的一个消息,这时,我们可以分析lParam,然后调用相关的函数来处理此事件。为了使服务器端接受客户端的连接请求,就要使用 accept() 函数,该函数新建一Socket与客户端的Socket相通,原先监听之Socket继续进入监听状态,等待他人的连接要求。该函数调用成功返回一个新产 生的Socket对象,否则返回INVALID_SOCKET

  SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );
参数:

sSocket的识别码;

addr:存放来连接的客户端的地址;
addrlenaddr的长度

8.connect()

Connect用于客户端想服务器发起连接。

格 式: int PASCAL FAR connect( SOCKET s,const struct sockaddr FAR *name,int namelen );
参 数: s Socket 的识别码
name 此 Socket 想要连接的对方位址
namelen name的长度
传回值:成功 - 0
失败 - SOCKET_ERROR (呼叫WSAGetLastError()可得知原因)
说明: 此函式用来向对方要求建立连接。若是指定的对方位址为 的话,会传回错误值。当连接建立完成後,使用者即可利用此一 Socket 来做传送或接收资料之用了。

9.sendto()send()函数

Socket中有两套发送和接收函数,一是sendtorecvfrom;二是sendrecv。前一套在函数参数中要指明地址(UDP协议);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:
int PASCAL FAR sendto (SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR *to, int tolen);
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
send函数有四个参数与sendto函数的前四个参数是一样的。

 

10.recvfrom()recv()函数

int WSAAPI recvfrom(IN SOCKET s,char FAR * buf,int len,int flags,sockaddr FAR * from,int  * fromlen );
第一个参数就是套接字;
第二个参数是要接收消息的char数组的指针;
第三个参数是要接收的数据长度(字节数);
第四个参数是接收方式的标识,如果不需要特殊要求则可以设置为0
第五个参数是接收地址的结构指针,存放接收到对方的的地址信息;
第六个参数是地址的长度的指针(&);
返回值为整型,如果成功,则返回接收的字节数,失败则返回SOCKET_ERROR
recv函数有四个参数与recvfrom函数的前四个参数是一样的。

11.sleep()函数

线程挂起函数,表示线程挂起一段时间。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.HWINSOCK2.H包含。

12.recvfrom()recv()函数

int WSAAPI recvfrom(IN SOCKET s,char FAR * buf,int len,int flags,sockaddr FAR * from,int  * fromlen );
第一个参数就是套接字;
第二个参数是要接收消息的char数组的指针;
第三个参数是要接收的数据长度(字节数);
第四个参数是接收方式的标识,如果不需要特殊要求则可以设置为0
第五个参数是接收地址的结构指针,存放接收到对方的的地址信息;
第六个参数是地址的长度的指针(&);
返回值为整型,如果成功,则返回接收的字节数,失败则返回SOCKET_ERROR
recv函数有四个参数与recvfrom函数的前四个参数是一样的。

13.closesocket()

关闭套接字,其参数为SOCKET类型。成功返回0,失败返回SOCKET_ERROR


4.TCP/UDP Socket流程图

1.UDP流程图

 

2.TCP流程图

 

5.VC代码实现

1.UDP实现

(1)udp server代码

#include <stdio.h>

/* Windows socket头文件 */

#include <Winsock2.h>

/* 网络API的动态链接库 */

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

 

void main()

{

   SOCKET uiFdSocket;

   WSADATA wsaData;

   char szbuffer[1024] = "\0";

   struct sockaddr_in stServerAddr;

   struct sockaddr_in stClientAddr;

   int iAddrlen = sizeof(sockaddr_in);

 

   /* 调用Windows Sockets DLL,成功后才能使用socket系列函数 */

   if (0 != WSAStartup(MAKEWORD(2,1), &wsaData)) 

    {

         printf("Winsock init failed!\r\n");

         WSACleanup();

         return;

    }

   

   memset(&stServerAddr, 0, sizeof(stServerAddr));

   memset(&stClientAddr, 0, sizeof(stClientAddr));

   /* 服务器地址 */

   stServerAddr.sin_family = AF_INET;

   /* 监听端口 */

   stServerAddr.sin_port = htons(6000); 

   stServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

   

   /* 服务器端创建socket, 报文模式(UDP)*/

   uiFdSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

   /* 绑定端口号 */

   bind(uiFdSocket, (struct sockaddr*)&stServerAddr, sizeof(sockaddr_in));

   

   

   while(true)

   {

    printf("waiting client send msg now...\r\n");

 

if (SOCKET_ERROR != recvfrom(uiFdSocket,szbuffer,sizeof(szbuffer),0,(struct  ockaddr*)&stClientAddr, &iAddrlen))

{

printf("Received datagram from %s--%s\n", inet_ntoa(stClientAddr.sin_addr),  szbuffer);

 

sendto(uiFdSocket, szbuffer, sizeof(szbuffer), 0, (struct sockaddr*)&stClientAddr,  iAddrlen);

}

   }

   closesocket(uiFdSocket);

}

(2)udp cilent代码

void main()

{

   SOCKET uiFdsocket;

   WSADATA wsaData;

   struct sockaddr_in stServerAddr;

   int iAddrlen = sizeof(sockaddr_in);

   char szbuffer[1024] = "\0";

 

   if (0 != WSAStartup(MAKEWORD(2,1),&wsaData)) 

   {

   printf("Winsock init faied!\r\n");

       WSACleanup();

       return;

   }

 

   /* 服务器监听的端口和地址 */

   memset(&stServerAddr, 0, sizeof(stServerAddr));

   stServerAddr.sin_family = AF_INET;

   stServerAddr.sin_port = htons(6000); 

   stServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 

 

   printf("Now connecting the server...\r\n");

   uiFdsocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

 

   while(true)

   {

      

      printf("input message here...\r\n");

      scanf("%s", szbuffer);

      if(strcmp(szbuffer, "bye") == 0)

      {

         printf("exit\r\n");

         Sleep(100);

         closesocket(uiFdsocket);

         break;

  }

      if(SOCKET_ERROR != sendto(uiFdsocket, szbuffer,sizeof(szbuffer), 0, (struct  sockaddr*)&stServerAddr, iAddrlen))

      {

        Sleep(100);

        if (SOCKET_ERROR != recvfrom(uiFdsocket, szbuffer, sizeof(szbuffer), 0, (struct sockaddr*)&stServerAddr, &iAddrlen))

{

printf("recive from server:%s\r\n", szbuffer);

}

      }

    }  

   closesocket(uiFdsocket);

   return;

}

2.TCP实现

(1)tcp server代码

#include <stdio.h>

/* Windows socket头文件 */

#include <Winsock2.h>

/* 网络API的动态链接库 */

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

 

void main()

{

SOCKET uiFdSerSocket;

SOCKET uiFdConnectSocket;

WSADATA wsaData;

char szSendbuffer[1024] = "\0";

char szRecvbuffer[1024] = "\0";

struct sockaddr_in stServerAddr;

struct sockaddr_in stClientAddr;

int iAddrlen = sizeof(sockaddr_in);

 

/* 调用Windows Sockets DLL,成功后才能使用socket系列函数 */

if (0 != WSAStartup(MAKEWORD(2,1), &wsaData)) 

{

printf("Winsock init failed!\r\n");

WSACleanup();

        return;

}

if (LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1) 

{

printf("the socket version is error!\r\n");

WSACleanup();

return;

}

memset(&stServerAddr, 0, sizeof(stServerAddr));

memset(&stClientAddr, 0, sizeof(stClientAddr));

/* 服务器地址 */

    stServerAddr.sin_family = AF_INET;

    /* 监听端口 */

    stServerAddr.sin_port = htons(6000); 

    stServerAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

   

    /* 服务器端创建socket, 流模式(TCP)*/

    uiFdSerSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    /* 绑定端口号 */

    bind(uiFdSerSocket, (struct sockaddr*)&stServerAddr, sizeof(sockaddr_in));

    /* 服务器监听 */

    listen(uiFdSerSocket, 5);

   

    while(true)

    {

    printf("waiting client send msg now...\r\n");

/* 接受客户端连接,获取客户端的ip地址 */

uiFdConnectSocket = accept(uiFdSerSocket, (SOCKADDR*)&stClientAddr, &iAddrlen);

 

/* 组合发送消息,将IP地址整形转化为字符串 */

sprintf(szSendbuffer, "Welcome %s to here!", inet_ntoa(stClientAddr.sin_addr));

/* 发送消息到客户端 */

send(uiFdConnectSocket, szSendbuffer, strlen(szSendbuffer)+1, 0);

 

/* 接收客户端消息 */

recv(uiFdConnectSocket, szRecvbuffer, sizeof(szRecvbuffer), 0);

printf("Received datagram from client %s->%s\n", inet_ntoa(stClientAddr.sin_addr), szRecvbuffer);

 

closesocket(uiFdConnectSocket);

    }

    closesocket(uiFdSerSocket);

}

(2)tcp client代码

#include <stdio.h>

#include <Winsock2.h>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

 

void main()

{

   SOCKET uiFdClientsocket;

   WSADATA wsaData;

   struct sockaddr_in stServerAddr;

   int iAddrlen = sizeof(sockaddr_in);

   char szSendbuffer[1024];

   char szRecvbuffer[1024];

 

   if (0 != WSAStartup(MAKEWORD(2,1),&wsaData)) 

   {

   printf("Winsock init faied!\r\n");

       WSACleanup();

       return;

   }

   if (LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1) 

   {

       printf("the socket version is error!\r\n");

   WSACleanup();

   return;

   }

 

   /* 服务器监听的端口和地址 */

   memset(&stServerAddr, 0, sizeof(stServerAddr));

   stServerAddr.sin_family = AF_INET;

   stServerAddr.sin_port = htons(6000); 

   stServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 

 

   while(true)

   {

  szSendbuffer[0] = '\0';

  szRecvbuffer[0] = '\0';

  /* 创建SOCKET */

  uiFdClientsocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

  /* 连接服务器 */

      connect(uiFdClientsocket, (SOCKADDR*)&stServerAddr, sizeof(sockaddr_in));

      

  printf("connect to server ok...\r\n");  

  /* 接收服务器端数据 */    

  recv(uiFdClientsocket, szRecvbuffer, sizeof(szRecvbuffer), 0);

  printf("revive data from server->%s\r\nnow input msg here...`\r\n",szRecvbuffer);

 

  scanf("%s", szSendbuffer);

      if(strcmp(szSendbuffer, "bye") == 0)

      {

         printf("exit\r\n");

         Sleep(100);

         closesocket(uiFdClientsocket);

         break;

  }

  /* 向服务器端发送数据 */  

      send(uiFdClientsocket, szSendbuffer, sizeof(szSendbuffer) + 1, 0);

 

  closesocket(uiFdClientsocket);

    }

   

    closesocket(uiFdClientsocket);

    return;

}

 

PS:有好的意见大家一起分享~~~感谢好基友!!

 

posted @ 2013-04-21 15:09  fantasyblog  阅读(5894)  评论(1编辑  收藏  举报