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VC下windows 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。
在VC中进行WINSOCK的API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。
1．WINSOCK.H: 这是WINSOCK API的头文件，需要包含在项目中。
2．WSOCK32.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。
3．WINSOCK.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、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：
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。LPWSADATA是WSADATA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()
SOCKET是socket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 的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_STREAM、SOCK_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：
s：Socket对象名；
name：Socket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；
namelen：name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Port为0，Windows 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_in、in_addr类型，inet_addr、inet_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。
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");
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_in与SOCKADDR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。
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：
s：Socket 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_READ、FD_WRITE、FD_OOB、 FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_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) |
7.accept()
当Client提出连接请求时，Server 端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：
s：Socket的识别码；
addr：存放来连接的客户端的地址；
addrlen：addr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 0 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
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（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.H被WINSOCK2.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！！
