socket编程

来源：互联网发布：线程私有数据意义编辑：程序博客网时间：2024/06/06 22:26

    对TCP/IP、UDP、Socket编程这些词你不会很陌生吧？随着网络技术的发展，这些词充斥着我们的耳朵。那么我想问：

1.         什么是TCP/IP、UDP？
2.         Socket在哪里呢？
3.         Socket是什么呢？
4.         你会使用它们吗？

什么是TCP/IP、UDP？

         TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。
         UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。
        这里有一张图，表明了这些协议的关系。



                                                                        图1

TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。现在你知道TCP/IP与UDP的关系了吧。
Socket在哪里呢？
在图1中，我们没有看到Socket的影子，那么它到底在哪里呢？还是用图来说话，一目了然。

图2

       原来Socket在这里。
Socket是什么呢？
       Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
你会使用它们吗？
       前人已经给我们做了好多的事了，网络间的通信也就简单了许多，但毕竟还是有挺多工作要做的。以前听到Socket编程，觉得它是比较高深的编程知识，但是只要弄清Socket编程的工作原理，神秘的面纱也就揭开了。
       一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。    生活中的场景就解释了这工作原理，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。

图3

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。
在这里我就举个简单的例子，我们走的是TCP协议这条路（见图2）。例子用MFC编写，运行的界面如下：

图4

图5

在客户端输入服务器端的IP地址和发送的数据，然后按发送按钮，服务器端接收到数据，然后回应客户端。客户端读取回应的数据，显示在界面上。
下面是接收数据和发送数据的函数：

int    Receive(SOCKET fd,char *szText,int len){       int cnt;       int rc;       cnt=len;       while(cnt>0)       {              rc=recv(fd,szText,cnt,0);              if(rc==SOCKET_ERROR)              {                     return -1;             }             if(rc==0)                     return len-cnt;              szText+=rc;              cnt-=rc;       }       return len;}int Send(SOCKET fd,char *szText,int len){       int cnt;       int rc;       cnt=len;       while(cnt>0)       {              rc=send(fd,szText,cnt,0);              if(rc==SOCKET_ERROR)              {                     return -1;              }              if(rc==0)                     return len-cnt;              szText+=rc;              cnt-=rc;       }       return len;}

服务器端：

在服务器端，主要是启动Socket和监听线程。

#define DEFAULT_PORT      2000void CServerDlg::OnStart(){       sockaddr_in local;       DWORD dwThreadID = 0;             local.sin_family=AF_INET;       //设置的端口为DEFAULT_PORT。       local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);       //IP地址设置成INADDR_ANY,让系统自动获取本机的IP地址。       local.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;        //初始化Socket       m_Listening = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);       if(m_Listening == INVALID_SOCKET)       {              return ;       }       //将本地地址绑定到所创建的套接字上       if(bind(m_Listening,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )       {              closesocket(m_Listening);              return ;       }       //创建监听线程，这样也能响应界面上操作。       m_hListenThread = ::CreateThread(NULL,0,ListenThread,this,0,&dwThreadID);       m_StartBtn.EnableWindow(FALSE);       m_StopBtn.EnableWindow(TRUE);}监听线程函数：DWORD WINAPI CServerDlg::ListenThread(LPVOID lpparam){       CServerDlg* pDlg = (CServerDlg*)lpparam;       if(pDlg == NULL)              return 0;        SOCKET  Listening = pDlg->m_Listening;       //开始监听是否有客户端连接。       if(listen(Listening,40) == SOCKET_ERROR)       {              return 0;       }       char szBuf[MAX_PATH];       //初始化       memset(szBuf,0,MAX_PATH);       while(1)       {              SOCKET ConnectSocket;              sockaddr_in    ClientAddr;              int                  nLen = sizeof(sockaddr);              //阻塞直到有客户端连接，不然多浪费CPU资源。              ConnectSocket = accept(Listening,(sockaddr*)&ClientAddr,&nLen);              //都到客户端的IP地址。              char *pAddrname = inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr);              pDlg->Receive(ConnectSocket,szBuf,100);              //界面上显示请求数据。              pDlg->SetRequestText(szBuf);              strcat(szBuf," :我是老猫，收到（");              strcat(szBuf,pAddrname);              strcat(szBuf,"）");              //向客户端发送回应数据              pDlg->Send(ConnectSocket,szBuf,100);       }       return 0;}

服务器端一直在监听是否有客户端连接，如有连接，处理客户端的请求，给出回应，然后继续监听。

客户端：

客户端的发送函数：

#define DEFAULT_PORT      2000void CClientDlg::OnSend(){       DWORD dwIP = 0;             TCHAR szText[MAX_PATH];       memset(szText,0,MAX_PATH);       m_IP.GetWindowText(szText,MAX_PATH);       //把字符串形式的IP地址转成IN_ADDR结构需要的形式。       dwIP = inet_addr(szText);       m_RequestEdit.GetWindowText(szText,MAX_PATH);        sockaddr_in local;       SOCKET socketTmp;       //必须是AF_INET,表示该socket在Internet域中进行通信       local.sin_family=AF_INET;       //端口号       local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);       //服务器的IP地址。       local.sin_addr.S_un.S_addr=dwIP;             ////初始化Socket       socketTmp=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);       //连接服务器       if(connect(socketTmp,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) < 0)       {              closesocket(socketTmp);              MessageBox("连接服务器失败。");              return ;       }       //发送请求，为简单只发100字节，在服务器端也规定100字节。       Send(socketTmp,szText,100);       //读取服务器端返回的数据。       memset(szText,0,MAX_PATH);       //接收服务器端的回应。       Receive(socketTmp,szText,100);        TCHAR szMessage[MAX_PATH];       memset(szMessage,0,MAX_PATH);       strcat(szMessage,szText);       //界面上显示回应数据。       m_ReplyBtn.SetWindowText(szMessage);       closesocket(socketTmp);}

客户端就一个函数完成了一次通信。在这里IP地址为何用127.0.0.1呢？使用这个IP地址，服务器端和客户端就能运行在同一台机器上，这样调试方便多了。当然你可以在你朋友的机器上运行Server程序(本人在局域网中测试过)，在自己的机器上运行Client程序，当然输入的IP地址就该是你朋友机器的IP地址了。
简单的理论和实践都说了，现在Socket编程不神秘了吧？希望对你有些帮助。

一。程序运行效果图

二。程序源代码

// server.cpp#include <iostream>#include <cstdio>#include <Winsock2.h>using namespace std;int main(){// 加载socket动态链接库(dll)WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;// 这结构是用于接收Wjndows Socket的结构信息的int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );// 请求1.1版本的WinSock库 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );if ( err != 0 ) {return -1;// 返回值为零的时候是表示成功申请WSAStartup} if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {// 检查这个低字节是不是1，高字节是不是1以确定是否我们所请求的1.1版本// 否则的话，调用WSACleanup()清除信息，结束函数WSACleanup( );return -1; }// 创建socket操作，建立流式套接字，返回套接字号sockSrv// SOCKET socket(int af, int type, int protocol);// 第一个参数，指定地址簇(TCP/IP只能是AF_INET，也可写成PF_INET)// 第二个，选择套接字的类型(流式套接字)，第三个，特定地址家族相关协议（0为自动）SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 套接字sockSrv与本地地址相连// int bind(SOCKET s, const struct sockaddr* name, int namelen);// 第一个参数，指定需要绑定的套接字；// 第二个参数，指定该套接字的本地地址信息，该地址结构会随所用的网络协议的不同而不同// 第三个参数，指定该网络协议地址的长度// PS: struct sockaddr{ u_short sa_family; char sa_data[14];};//                      sa_family指定该地址家族， sa_data起到占位占用一块内存分配区的作用//     在TCP/IP中，可使用sockaddr_in结构替换sockaddr，以方便填写地址信息// //     struct sockaddr_in{ short sin_family; unsigned short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8];};//     sin_family表示地址族，对于IP地址，sin_family成员将一直是AF_INET。//     sin_port指定将要分配给套接字的端口。//     sin_addr给出套接字的主机IP地址。//     sin_zero[8]给出填充数，让sockaddr_in与sockaddr结构的长度一样。//     将IP地址指定为INADDR_ANY，允许套接字向任何分配给本地机器的IP地址发送或接收数据。//     如果想只让套接字使用多个IP中的一个地址，可指定实际地址，用inet_addr()函数。SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); // 将INADDR_ANY转换为网络字节序，调用 htonl(long型)或htons(整型)addrSrv.sin_family = AF_INET;addrSrv.sin_port = htons(6000);bind(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); // 第二参数要强制类型转换// 将套接字设置为监听模式（连接请求）， listen()通知TCP服务器准备好接收连接// int listen(SOCKET s,  int backlog);// 第一个参数指定需要设置的套接字，第二个参数为（等待连接队列的最大长度）listen(sockSrv, 10);// accept()，接收连接，等待客户端连接// SOCKET accept(  SOCKET s,  struct sockaddr* addr,  int* addrlen);// 第一个参数，接收一个处于监听状态下的套接字// 第二个参数，sockaddr用于保存客户端地址的信息// 第三个参数，用于指定这个地址的长度// 返回的是向与这个监听状态下的套接字通信的套接字// 客户端与用户端进行通信// send(), 在套接字上发送数据// int send( SOCKET s,  const char* buf,  int len,  int flags);// 第一个参数，需要发送信息的套接字，// 第二个参数，包含了需要被传送的数据，// 第三个参数是buffer的数据长度，// 第四个参数，一些传送参数的设置// recv(), 在套接字上接收数据// int recv(  SOCKET s,  char* buf,  int len,  int flags);// 第一个参数，建立连接后的套接字，// 第二个参数，接收数据// 第三个参数，接收数据的长度，// 第四个参数，一些传送参数的设置SOCKADDR_IN  addrClient;int len = sizeof(SOCKADDR);while(true){// 不断等待客户端请求的到来SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrClient, &len);char sendBuf[100];sprintf(sendBuf, "Welcome %s to the server program~ \nNow, let's start talking...\n", inet_ntoa(addrClient.sin_addr));send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf)+1, 0);// 发送显示欢迎信息char recvBuf[100];recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);printf("%s\n", recvBuf);// 接收第一次信息char * sockConnName = "Client";printf("我们可以聊五句话");int n = 5;while(n--){printf("还剩%d次：\n", n+1);char recvBuf[100];recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);printf("%s Says: %s\n", sockConnName, recvBuf);// 接收信息char talk[100];printf("Please enter what you want to say next(\"quit\"to exit):");gets(talk);send(sockConn, talk, strlen(talk)+1, 0);// 发送信息printf("\n");}printf("\nEnd talking... \n");closesocket(sockConn);}printf("\n");system("pause");return 0;}

// client.cpp#include <iostream>#include <cstdio>#include <Winsock2.h>using namespace std;int main(){// 加载socket动态链接库(dll)WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;// 这结构是用于接收Wjndows Socket的结构信息的int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );// 请求1.1版本的WinSock库 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );if ( err != 0 ) {return -1;// 返回值为零的时候是表示成功申请WSAStartup} if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {// 检查这个低字节是不是1，高字节是不是1以确定是否我们所请求的1.1版本// 否则的话，调用WSACleanup()清除信息，结束函数WSACleanup( );return -1; }// 创建socket操作，建立流式套接字，返回套接字号sockClient// SOCKET socket(int af, int type, int protocol);// 第一个参数，指定地址簇(TCP/IP只能是AF_INET，也可写成PF_INET)// 第二个，选择套接字的类型(流式套接字)，第三个，特定地址家族相关协议（0为自动）SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 将套接字sockClient与远程主机相连// int connect( SOCKET s,  const struct sockaddr* name,  int namelen);// 第一个参数：需要进行连接操作的套接字// 第二个参数：设定所需要连接的地址信息// 第三个参数：地址的长度SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");// 本地回路地址是127.0.0.1; addrSrv.sin_family = AF_INET;addrSrv.sin_port = htons(6000);connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));char recvBuf[100];recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);printf("%s\n", recvBuf);send(sockClient, "Attention: A Client has enter...\n", strlen("Attention: A Client has enter...\n")+1, 0);printf("我们可以聊五句话");int n = 5;do{printf("\n还剩%d次：", n);char talk[100];printf("\nPlease enter what you want to say next(\"quit\"to exit):");gets(talk);send(sockClient, talk, strlen(talk)+1, 0);// 发送信息char recvBuf[100];recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);printf("%s Says: %s\n", "Server", recvBuf);// 接收信息}while(--n);printf("End linking...\n");closesocket(sockClient);WSACleanup();// 终止对套接字库的使用printf("\n");system("pause");return 0;}

三。程序设计相关基础知识

1.计算机网络
2.IP地址
3.协议
4.网络体系结构