Windows网络编程之Client与Server模型(一)

一、WSAStartup函数

WSAStartup 是 Windows 套接字 API 中的一个函数，它用于初始化 Winsock 库，这是 Windows 中用于网络编程的库。使用 Winsock，您可以创建客户端和服务器应用程序，以便它们能够通过网络进行通信。

函数的原型如下：

int WSAStartup(
  WORD      wVersionRequested,
  LPWSADATA lpWSAData
);

参数说明：

wVersionRequested：指定要使用的 Winsock 版本，通常使用 MAKEWORD(majorVersion, minorVersion) 来设置。例如，要使用版本 2.2，您可以使用 MAKEWORD(2, 2)。
lpWSAData：指向 WSADATA 结构的指针，用于接收关于 Winsock 初始化的信息。

函数返回值：

如果函数成功初始化 Winsock 库，它将返回 0。
如果发生错误，它将返回一个错误代码

错误码：

注意：在使用 Winsock 库中的其他函数之前，必须调用 WSAStartup 来初始化库，而且在应用程序退出时调用 WSACleanup 来释放相关资源。

二、socket函数

Windows中，socket() 函数用于创建套接字，并接受一些参数来指定套接字的类型、协议族和选项。

函数的原型如下：

SOCKET socket(
    int af,          // 地址族（Address Family）
    int type,        // 套接字类型（Socket Type）
    int protocol     // 协议（Protocol）
);

参数说明：

af（地址族 - Address Family）：

AF_INET：IPv4 地址族。
AF_INET6：IPv6 地址族。
AF_UNIX 或 AF_LOCAL：本地（Unix 域）套接字。
AF_BLUETOOTH：蓝牙地址族。用于创建蓝牙套接字，用于蓝牙设备之间的通信。
AF_IRDA：红外线地址族。用于创建红外线套接字，通常用于红外线设备之间的通信。
AF_SNA：IBM SNA（Systems Network Architecture）地址族。用于创建SNA网络中的套接字。
AF_DECnet：DECnet地址族。用于创建DECnet网络中的套接字，通常在老式DEC设备之间使用。

type（套接字类型 - Socket Type）：

SOCK_STREAM：一种套接字类型，提供带有OOB数据传输机制的顺序，可靠，双向，基于连接的字节流，此套接字类型使用传输控制协议(TCP)作为Internet地址系列(AF_INET或AF_INET6)。
SOCK_DGRAM：一种支持数据报的套接字类型，它是固定(通常很小)最大长度的无连接。不可靠的缓冲区，此套接字类型使用用户数据报协议(UDP)作为Internet地址系列(AF_INET或AF_INET6)。
SOCK_RAW：一种套接字类型，提供允许应用程序操作下一个上层协议头的原始套接字，要操作IPv4标头，必须在套接字上设置IP_HDRINCL套接字选项，要操作IPv6标头，必须在套接字上设置IPV6。
SOCK_RDM：一种套接字类型，提供可靠的消息数据报，这种类型的一个示例是Windows中的实用通用多播(PGM)多播协议实现，通常称为可靠多播节目，仅在安装了可靠多播协议时才支持此类型值。
SOCK_SEQPACKET：一种套接字类型，提供基本数据报的伪流数据包。

protocol（协议 - Protocol）：

IPPROTO_TCP：传输控制协议(TCP)，当af参数为AF_INET或AF_INET6且类型参数为SOCK_STREAM时，这是一个可能的值
IPPROTO_UDP：用户数据报协议(UDP)，当af参数为AF_INET或AF_INET6且类型参数为SOCK_DGRAM时，这是一个可能的值
IPPROTO_ICMP：Internet控制消息协议(ICMP)，当af参数为AF_UNSPEC，AF_INET或AF_INET6且类型参数为SOCK_RAW或未指定时，这是一个可能的值
IPPROTO_IGMP：Internet组管理协议(IGMP)，当af参数为AF_UNSPEC，AF_INET或AF_INET6且类型参数为SOCK_RAW或未指定时，这是一个可能值
0：通常根据 af 和 type 参数自动选择合适的协议。对于 AF_INET 和 SOCK_STREAM，通常会选择 TCP 协议。

返回值说明：

socket() 函数的返回值是一个 SOCKET 类型的套接字描述符（socket descriptor）。这个描述符是一个整数值，它代表了创建的套接字。如果socket不使用了，需要销毁套接字：closesocket(socketServer);
如果没有发生错误，套接字将返回引用新套接字的描述符。否则，返回 INVALID_SOCKET 值，并且可以通过调用 WSAGetLastError 检索特定的错误代码。

三、bind函数　　

在Windows中，bind() 函数用于将一个套接字绑定到一个特定的本地地址和端口号，以便该套接字可以监听指定的地址和端口或用于连接到远程主机。

函数的原型如下：

int bind(
    SOCKET s,                   // 套接字描述符
    const struct sockaddr* name, // 指定要绑定的地址和端口
    int namelen                 // 地址结构的长度
);

参数说明：

s：要绑定的套接字的描述符，即通过 socket() 函数创建的套接字。
name：指向包含要绑定的本地地址和端口信息的 sockaddr 结构体的指针。在IPv4中，通常使用 sockaddr_in 结构体。在IPv6中，使用 sockaddr_in6 结构体。
namelen：指定 name 参数所指向的地址结构的长度，以字节为单位。通常使用 sizeof(struct sockaddr_in) 或 sizeof(struct sockaddr_in6) 来获取长度。

返回值：

bind() 函数的返回值为整数，通常是一个错误码。如果绑定成功，返回值为0；如果绑定失败，返回值为SOCKET_ERROR，可以使用 WSAGetLastError() 函数获取错误码，然后根据错误码来处理错误情况。

struct sockaddr {
        ushort  sa_family;
        char    sa_data[14];
};
 
struct sockaddr_in {
        short   sin_family;
        u_short sin_port;
        struct  in_addr sin_addr;
        char    sin_zero[8];
};

四、listen()函数

listen() 函数通常用于编程中处理网络套接字，特别是在服务器端编程中。它是一个阻塞函数，用于监听指定的网络地址和端口，以便接受传入的连接请求。一旦有连接请求到达，listen() 将其接受并创建一个新的套接字来处理与客户端的通信。

函数原型：

1	`int` `listen(SOCKET s,` `int` `backlog);`

参数说明：　

s：服务器端的socket，也就是socket函数创建的。
backlog：指定了操作系统在接受连接请求时可以排队的最大连接数。如果传递的连接请求超过了这个限制，新的连接请求将被拒绝。一般填写SOMXCONN，其作用是让系统自动选择最合适的个数

返回值：

成功：返回0，失败：SOCKET_ERROR；具体错误码，由WSAGetLastError()获取。

五、accept函数　　

accept() 函数用于在服务器套接字上监听传入的连接请求，并在有连接请求到达时创建一个新的套接字，该新套接字用于与客户端进行通信。

函数原型：

1	`SOCKET accept(SOCKET s,` `struct` `sockaddr* addr,` `int* addrlen);`

参数介绍：　　

s：这是服务器套接字，用于监听传入连接请求的套接字。
addr：这是一个指向 sockaddr 结构的指针，用于存储连接客户端的地址信息。你可以将其设置为 NULL，如果你不关心客户端的地址信息。
addrlen：这是一个指向整数的指针，用于指定 addr 缓冲区的大小。通常情况下，你可以将其设置为 sizeof(struct sockaddr)。

返回值：

成功：返回值就是给客户端包好的socket，与客户端通信就靠这个；失败：SOCKET_ERROR；具体错误码，由WSAGetLastError()获取。

六、recv函数

recv() 函数是在Windows中用于接收数据的函数，通常与套接字（socket）一起使用。它允许你从一个连接的套接字接收数据。

函数原型：

1	`int` `recv(SOCKET s,` `char* buf,` `int` `len,` `int` `flags);`

参数介绍：　

s：这是要接收数据的套接字。
buf：这是一个指向接收数据的缓冲区的指针。
len：这是要接收的最大字节数。
flags：这是一个标志参数，通常可以设置为0，表示默认行为。

返回值：

读出来的字节数大小，如果没有可读数据，recv则会阻塞等待，直到客户端发来数据。
如果客户端断开连接，则返回0。
执行失败，返回SOCKET_ERROR，根据WSAGetLastError()获取错误码。

七、send()函数

send() 函数是在Windows中用于发送数据的函数，用于将数据从指定的缓冲区发送到已连接的套接字

函数原型：

1	`int` `send(SOCKET s,` `const` `char* buf,` `int` `len,` `int` `flags);`

参数介绍：　　

s：这是要发送数据的套接字。
buf：这是一个指向包含要发送数据的缓冲区的指针。
len：这是要发送的数据的字节数。
flags：这是一个标志参数，通常可以设置为0，表示默认行为。

返回值：

成功返回写入的字节数，执行失败，返回SOCKET_ERROR；通过WSAGetLastError获取错误码

八、Server模型完整示例源码

100

101

102

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
 
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
 
int main() {
    WSADATA wsaData; // 创建一个 WSADATA 结构
 
    // 初始化 Winsock 库，指定要使用的版本
    int ret = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    if (ret != 0) {
        printf("WSAStartup 失败，错误码: %d\n", ret);
         
        return 0;
    }
 
    //校验版本
    if (HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2) {
        printf("版本不符合");
        WSACleanup();
 
        return 0;
    }
 
    // 在这里进行网络编程操作
    SOCKET socketServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (socketServer == INVALID_SOCKET) {
        int errorCode = WSAGetLastError();
        printf("socket创建失败，错误码：%u\n", errorCode);
         
        closesocket(socketServer);
        WSACleanup();
    }
 
    sockaddr_in si;
    si.sin_family = AF_INET;
    si.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    //si.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 使用0.0.0.0监听所有可用端口
    si.sin_port = htons(1234);
 
    ret = bind(socketServer, (SOCKADDR*)&si, sizeof(si));
    if (ret == SOCKET_ERROR) {
        printf("bind绑定失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
         
        closesocket(socketServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
 
    ret = listen(socketServer, SOMAXCONN);
    if (ret == SOCKET_ERROR) {
        printf("listen监听失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
 
        closesocket(socketServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
 
    //创建客户端链接
    sockaddr_in siClient;
    int nLen = sizeof(siClient);
 
    SOCKET socketClient = accept(socketServer, (SOCKADDR*)&siClient, &nLen);
    if (socketClient == INVALID_SOCKET) {
        printf("accept失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
         
        closesocket(socketServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
 
    printf("客户端连接成功\n");
 
    while (true) {
        Sleep(2000);
 
        char buffer[1024] = { 0 };
        ret = recv(socketClient, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (ret == 0) {
            printf("客户端连接中断\n");
        }
        else if (ret == SOCKET_ERROR) {
            printf("recv失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());        
        }
        else {
            printf("recv_len：%d,recv_data：%s\n", ret, buffer);
        }
 
        const char send_buff[] = "hello, I'm is server";
        ret = send(socketClient, send_buff, strlen(send_buff), 0);
        if (ret == SOCKET_ERROR) {
            printf("send失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
        }
    }
     
    closesocket(socketClient);
    closesocket(socketServer);
    // 当程序完成网络编程后，确保调用 WSACleanup 来释放 Winsock 资源
    WSACleanup();
 
    return 1;
}

九、connect函数　

connect 函数通常用于在网络编程中建立客户端与服务器之间的连接。

函数原型：

1	`int` `connect(SOCKET s,` `const` `sockaddr* name,` `int` `namelen);`

参数介绍：

s：要连接的套接字。
name：一个指向 sockaddr 结构体的指针，其中包含要连接的目标服务器的地址信息（IP 地址和端口号）。
namelen：name 结构体的长度。

返回值：

connect 函数的返回值表示连接的状态，具体含义如下：

如果连接成功，connect 函数返回值为 0（0 表示成功），表示客户端套接字已成功与服务器建立连接。
如果连接失败，connect 函数返回值为 SOCKET_ERROR(通常定义为 -1)，表示连接尝试失败。此时，可以使用 WSAGetLastError 函数获取详细的错误码来诊断连接失败的原因。

十、Client模型完整示例源码　　

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
 
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
 
int main() {
    WSADATA wsaData; // 创建一个 WSADATA 结构
 
    // 初始化 Winsock 库，指定要使用的版本
    int ret = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    if (ret != 0) {
        printf("WSAStartup 失败，错误码: %d\n", ret);
 
        return 0;
    }
 
    //校验版本
    if (HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2) {
        printf("版本不符合");
        WSACleanup();
 
        return 0;
    }
 
    // 在这里进行网络编程操作
    SOCKET socketServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (socketServer == INVALID_SOCKET) {
        int errorCode = WSAGetLastError();
        printf("socket创建失败，错误码：%u\n", errorCode);
 
        closesocket(socketServer);
        WSACleanup();
    }
 
    //链接服务器
    sockaddr_in si;
    si.sin_family = AF_INET;
    si.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    si.sin_port = htons(1234);
 
    ret = connect(socketServer, (SOCKADDR*)&si, sizeof(si));
    if (ret == SOCKET_ERROR) {
        printf("connect失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
 
        closesocket(socketServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }
 
    while (true) {
        const char send_buff[] = "hello, I'm is client";
        ret = send(socketServer, send_buff, sizeof(send_buff), 0);
        if (ret == SOCKET_ERROR) {
            printf("send失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
        }
 
        Sleep(1000);
 
        char buffer[1024] = { 0 };
        ret = recv(socketServer, buffer, sizeof(buffer), 0);
        if (ret == 0) {
            printf("客户端连接中断\n");
        }
        else if (ret == SOCKET_ERROR) {
            printf("recv失败，错误码：%u\n", WSAGetLastError());
        }
        else {
            printf("recv_len：%d,recv_data：%s\n", ret, buffer);
        }
    }
     
    closesocket(socketServer);
    WSACleanup();
 
    return 1;
}

posted @ 2023-09-24 23:45 TechNomad 阅读(190) 评论(0) 编辑收藏举报

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