天津理工大学实验报告 学院(系)名称: 计算机与通信工程学院
第二篇：Windows Socket 网络编程
Windows Socket 网络编程(二) —— 套接字编程原理
作者: 冰点工作室 小鹰
一、客户机/服务器模式
在TCP/IP网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/服务器模式(Client/Server model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用；2、通信完全是异步的。客户机/服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：
首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）
1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。
2、等待客户请求到达该端口。
3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。
4、返回第二步，等待另一客户请求
5、关闭服务器。
客户方：
1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。
2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求……
3、请求结束后关闭通信通道并终止。二、基本套接字
为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字，在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。
1、创建套接字——socket()
功能：使用前创建一个新的套接字
格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol);
参数：af: 通信发生的区域
type: 要建立的套接字类型
procotol: 使用的特定协议
2、指定本地地址——bind()
功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。
格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。
其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR
地址结构说明：
struct sockaddr_in
{
short sin_family;//AF_INET
u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序
char sin_zero[8];//保留
}
3、建立套接字连接——connect()和accept()
功能：共同完成连接工作
格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen);
SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR * name,int FAR * addrlen);
参数：同上
4、监听连接——listen()
功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。
格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);
5、数据传输——send()与recv()
功能：数据的发送与接收
格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags);
参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。
6、多路复用——select()
功能：用来检测一个或多个套接字状态。
格式：int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout);
参数：readfds:指向要做读检测的指针
writefds:指向要做写检测的指针
exceptfds:指向要检测是否出错的指针
timeout:最大等待时间
select()* 执行同步I/O多路复用。
select函数的参数( int nfds, fd_set readfds, fd_set writefds, fd_set exceptfds, const struct timeval timeout )
我记得是：第一个是个较为次要的值，设成0就行了。 后面的几个FD_SET类型的参数才是最重要的；
第一个FD_SET型的参数readfds是表示要被检查是否可读的 Sockets，把你想要接收数据的那个套接字放在这里；
第二个FD_SET参数ritefds是表示要被检查是否可写的 Sockets，将你要发送数据的套接字放在这里；
还有个FD_SET参数exceptfds是表示要被检查是否有错误的 Sockets select()
函数的第五个参数timeout，是让我们用来设定 select 函数要等待（block）多久。
兹述说如下：
（1）如果 timeout 设为「NULL」，那么 select() 就会一直等到「至少」某 一个 socket 的事件成立了才会 return，这和其他的 blocking 函数一样。 select( ..., NULL )
（2）如果 timeout 的值设为 {0, 0} （秒, 微秒），那么 select() 在检查后， 不管有没有 socket 的事件成立，都会马上 return，而不会停留。 timeout.tv_sec = timeout.tv_usec = 0; select( ..., &timeout )
（3）如果 timout 设为 {m, n}，那么就会等到至少某一个 socket 的事件发 生，或是时间到了（m 秒 n 微秒），才会 return。 timeout.tv_sec = m; timeout.tv_usec = n; select( ..., &timeout )
返回值：成功 - 符合条件的 Sockets 总数 (若 Timeout 发生，则为 0) 失败 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)
说明： 使用者可利用此函式来检查 Sockets 是否有资料可被读取，或是有空间可以写入，或是有错误发生。
关于对FD_SET类型的操作，有几个比较重要的宏： FD_ZERO(*set) -- 将 set 的值清乾净 FD_SET(s, *set) -- 将 s 加到 set 中 FD_CLR(s, *set) -- 将 s 从 set 中删除 FD_ISSET(s, *set) -- 检查 s 是否存在於 set 中 参数 readfds、writefds、及 exceptfds 都是 「called by value- result」；而「called by value-result」的意思就是说，我们在将参数传给系统时，要先设启始值，并将这些参数的位址（address）告诉系统；而系统则会利用到这些值来做些运算或其他用途，最后并将结果再写回这些参数的位址中。 因此这些参数的值在传入前和函数返回后，可能会不同；所以每次调用 select() 前，对这些参数一定要重新设定它们的值。 假设我们要检查 socket 1 和 2 目前是否可以用来传送资料，以及 socket 3 是 否有资料可读；我们不打算检查 sockets 是否有错误发生，所以 exceptfds 设为 NULL。步骤大致如下： FD_ZERO( &writefds ); FD_ZERO( &readfds ); FD_SET( 1, &writefds ); FD_SET( 2, &writefds ); FD_SET( 3, &readfds ); select( ..., &readfds, &writefds, NULL, ...) if (FD_ISSET( 1, &writefds )) send( 1, data ); if (FD_ISSET( 2, &writefds )) send( 2, data ); if (FD_ISSET( 3, &readfds )) recv( 3, data );
7、关闭套接字——closesocket()
功能：关闭套接字s
格式：BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);
三、典型过程图
2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图
2.2 无连接协议的套接字调用时序图
2.3 面向连接的应用程序流程图
FD_ZERO，FD_ISSET这些都是套节字结合操作宏
看看MSDN上的select函数,
这是在select io 模型中的核心,用来管理套节字IO的,避免出现无辜锁定.
int select( int nfds,fd_set FAR *readfds, fd_set FAR *writefds,
fd_set FAR *exceptfds,
const struct timeval FAR *timeout
);
第一个参数不管,是兼容目的,最后的是超时标准,select是阻塞操作
当然要设置超时事件.
接着的三个类型为fd_set的参数分别是用于检查套节字的可读性,可写性,和列外数据性质.
我举个例子
比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞
如果数据一直不来,你的线程就要阻塞很久.这样显然不好.
所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了)
步骤如下
socket s;
.....
fd_set set;
while(1)
{
FD_ZERO(&set);//将你的套节字集合清空
FD_SET(s, &set);//加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s
select(0,&set,NULL,NULL,NULL);//检查套节字是否可读,
//很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况)
//这里select是否出错没有写
if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
{ //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
//只保留符合条件的套节字在这个集合里面
recv(s,...);
}
//do something here
}
不知道你现在明白没有.另,由于这段时间没忙这,有错误不负责任.呵呵.
1、Socket服务器端：
Socket服务器端流程如下：加载套接字->创建监听的套接字->绑定套接字->监听套接字->处理客户端相关请求。
下面是孙鑫VC详解里面的服务器端的例子：
C++代码
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建监听的套接字
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//绑定套接字
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//将套接字设置为监听模式，准备接受用户请求
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
printf("%s\n","welcome,the serve is started...");
while (1)
{
//等待用户请求到来
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf[100];
sprintf(sendBuf,"welcome %s to http://unblue2008.javaeye.com",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
//发送数据
send(sockConn,sendBuf,100,0);
char revBuf[100];
//接收数据
recv(sockConn,revBuf,100,0);
//打印接受数据
printf("%s\n",revBuf);
//关闭套接字
closesocket(sockConn);
}
}
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建监听的套接字
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//绑定套接字
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//将套接字设置为监听模式，准备接受用户请求
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
printf("%s\n","welcome,the serve is started...");
while (1)
{
//等待用户请求到来
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf[100];
sprintf(sendBuf,"welcome %s to http://unblue2008.javaeye.com",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
//发送数据
send(sockConn,sendBuf,100,0);
char revBuf[100];
//接收数据
recv(sockConn,revBuf,100,0);
//打印接受数据
printf("%s\n",revBuf);
//关闭套接字
closesocket(sockConn);
}
}
注意：需要包含头文件<Winsock2.h>，并且在工程设置的link里面加上ws32_2.dll
如果在VC中还有一个简单的加载套接字的方法：
C++代码
if (!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("套接字加载失败！");
return false;
}
if (!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("套接字加载失败！");
return false;
}
这个不需要包含上面注里面的头文件和ws2_32.lib库就可以实现加载套接字。
2、Socket客户端：
Socket客户端同样需要先加载套接字，然后创建套接字，不过之后不用绑定和监听了，而是直接连接服务器，发送相关请求。
同样贴出孙鑫VC详解里面的客户端的例子：（不是我偷懒，是人家实在写的太好，无法超越 ）
C++代码
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建套接字
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//向服务器发送请求
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//接受数据
char recBuf[100];
recv(sockClient,recBuf,100,0);
printf("%s\n",recBuf);
//发送数据
send(sockClient,"this is 扈修非",strlen("this is 扈修非")+1,0);
//关闭套接字
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
//加载套接字
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);
err=WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);
if (err!=0)
{
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!=1||
HIBYTE(wsaData.wVersion)!=1)
{
WSACleanup();
return;
}
//创建套接字
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//把U_LONG的主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//向服务器发送请求
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
//接受数据
char recBuf[100];
recv(sockClient,recBuf,100,0);
printf("%s\n",recBuf);
//发送数据
send(sockClient,"this is 扈修非",strlen("this is 扈修非")+1,0);
//关闭套接字
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
需要加载的头文件和库同上