WinSock学习笔记

Socket（套接字） ◆先看定义： typedef unsigned int u_int; typedef u_int SOCKET; ◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。 ◆Socket有五种不同的类型： 1、流式套接字(stream socket) 定义： #define SOCK_STREAM 1  流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。 2、 数据报套接字(datagram socket) 定义： #define SOCK_DGRAM 2  数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。 3、原始套接字(raw-protocol interface) 定义： #define SOCK_RAW 3  原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。 其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。 ◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)： 头文件：Winsock2.h 库文件：WS2_32.LIB 动态库：W32_32.DLL 一些重要的定义 1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。 typedef unsigned char u_char; typedef unsigned short u_short; typedef unsigned int u_int; typedef unsigned long u_long; 2、 网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么， 请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地 址，当然也提供一些转换函数。 ◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合： 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; #define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */ //下面几行省略,反正没什么用处。 }; 其实完全不用这么麻烦，请看下面: ◆ 新的网络地址结构的定义： 非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义： #define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001 3、 套接字地址结构 (1)、sockaddr结构： struct sockaddr { u_short sa_family; /* address family */ char sa_data[14]; /* up to 14 bytes of direct address */ }; sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变化，因 此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话 说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。 (2)、sockaddr_in结构 struct sockaddr_in { short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; }; sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端 口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。 ◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数： unsigned long inet_addr(const char FAR * cp ) 用法： unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84") ◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。 #define INADDR_ANY (u_long)0x00000000 4、 主机地址： 先看定义： struct hostent { char FAR * h_name; /* official name of host */ char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */ short h_addrtype; /* host address type */ short h_length; /* length of address */ char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */ #define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */ }; h_name为主机名字。 h_aliases为主机别名列表。 h_addrtype为地址类型。 h_length为地址类型。 h_addr_list为IP地址，如果该主机有多个网卡，就包括地址的列表。 另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。 5、 常见TCP/IP协议的定义： #define IPPROTO_IP 0  #define IPPROTO_ICMP 1  #define IPPROTO_IGMP 2  #define IPPROTO_TCP 6  #define IPPROTO_UDP 17  #define IPPROTO_RAW 255  具体是什么协议，大家一看就知道了。 套接字的属性 为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。 1、 属性内容： //允许调试输出 #define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */ //是否监听模式 #define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */ //套接字与其他套接字的地址绑定 #define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */ //保持连接 #define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */ //不要路由出去 #define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */ //设置为广播 #define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */ //使用环回不通过硬件 #define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */ //当前拖延值 #define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */ //是否加入带外数据 #define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */ //禁用LINGER选项 #define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER) //发送缓冲区长度 #define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */ //接收缓冲区长度 #define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */ //发送超时时间 #define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */ //接收超时时间 #define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */ //错误状态 #define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */ //套接字类型 #define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */ 2、 读取socket属性： int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen) s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。 optname为读取选项的名称 optval为存放选项值的缓冲区指针。 optlen为缓冲区的长度 用法： int ttl=0; //读取TTL值 int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl)); //来自MS platform SDK 2003 3、 设置socket属性： int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen) s为欲设置属性的套接字。 level为套接字选项的级别，用法同上。 optname为设置选项的名称 optval为存放选项值的缓冲区指针。 optlen为缓冲区的长度 用法： int ttl=32; //设置TTL值 int rc = setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl)); 套接字的使用步骤 1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的 资源。（服务器端和客户端） int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData ) wVersionRequested为打算加载Winsock的版本，一般如下设置： wVersionRequested=MAKEWORD(2,0) 或者直接赋值：wVersionRequested=2 LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,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, FAR * LPWSADATA; 如果加载成功后数据为： wVersion＝2表示加载版本为2.0。 wHighVersion＝514表示当前系统支持socket最高版本为2.2。 szDescription="WinSock 2.0" szSystemStatus="Running"表示正在运行。 iMaxSockets＝0表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。 iMaxUdpDg＝0表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。 lpVendorInfo没有使用，为厂商指定信息预留。 该函数使用方法： WORD wVersion=MAKEWORD(2,0); WSADATA wsData; int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData); if(nResult !=0) { //错误处理 } 2、创建套接字：（服务器端和客户端） SOCKET socket( int af, int type, int protocol ); af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。 type为套接字类型，前面已经介绍了。 protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。 用法： SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP); if(sock==INVALID_SOCKET) { //错误处理 } 3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端） int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen ) s为已经创建的套接字。 name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in 结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。 namelen为地址结构的长度。 用法： sockaddr_in addr; addr. sin_family=AF_INET; addr. sin_port= htons(0); //保证字节顺序 addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84") int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr)); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 4、 套接字的监听：（服务器端） int listen(SOCKET s, int backlog ) s为一个已绑定但未联接的套接字。 backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可 以提供多个连接。 用法： int nResult=listen(s,5) //最多5个连接 if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 5、套接字等待连接:：（服务器端） SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen ) s为处于监听模式的套接字。 sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。 addrlen为网络地址的长度。 用法： sockaddr_in addr; SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr)); if(s==INVALID_SOCKET) { //错误处理 } 6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端） int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen ) s为欲连结的已创建的套接字。 name为欲连结的socket地址。 namelen为socket地址的结构的长度。 用法： sockaddr_in addr; addr. sin_family=AF_INET; addr. sin_port=htons(0); //保证字节顺序 addr. sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY) //保证字节顺序 int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr)); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 7、套接字发送数据：（服务器端和客户端） int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags ) s为服务器端监听的套接字。 buf为欲发送数据缓冲区的指针。 len为发送数据缓冲区的长度。 flags为数据发送标记。 返回值为发送数据的字符数。 ◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样： flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。 #define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */ #define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */ #define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */ MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。 MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。 MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。 用法： char buf[]="xiaojin"; int nResult=send(s,buf,strlen(buf)); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 8、 套接字的数据接收：（客户端） int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags ) s为准备接收数据的套接字。 buf为准备接收数据的缓冲区。 len为准备接收数据缓冲区的大小。 flags为数据接收标记。 返回值为接收的数据的字符数。 用法： char mess[1000]; int nResult =recv(s,mess,1000,0); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端） int shutdown(SOCKET s, int how) s为欲中断连接的套接字。 How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。 #define SD_RECEIVE 0x00 #define SD_SEND 0x01 #define SD_BOTH 0x02 用法： int nResult= shutdown(s,SD_BOTH); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 10、 关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端） int closesocket( SOCKET s ) s为欲关闭的套接字。 用法： int nResult=closesocket(s); if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 与socket有关的一些函数介绍 1、读取当前错误值：每次发生错误时，如果要对具体问题进行处理，那么就应该调用这个函数取得错误代码。  int WSAGetLastError(void ); #define h_errno WSAGetLastError() 错误值请自己阅读Winsock2.h。 2、将主机的unsigned long值转换为网络字节顺序(32位)：为什么要这样做呢？因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端 口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。 u_long htonl(u_long hostlong); 举例：htonl(0)=0 htonl(80)= 1342177280 3、将unsigned long数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。 u_long ntohl(u_long netlong); 举例：ntohl(0)=0 ntohl(1342177280)= 80 4、将主机的unsigned short值转换为网络字节顺序(16位)：原因同2： u_short htons(u_short hostshort); 举例：htonl(0)=0 htonl(80)= 20480 5、将unsigned short数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。 u_short ntohs(u_short netshort); 举例：ntohs(0)=0 ntohsl(20480)= 80 6、将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址，这个结构的定义见笔记(一)，实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。 unsigned long inet_addr( const char FAR * cp ); 举例：inet_addr("192.1.8.84")=1409810880 inet_addr("127.0.0.1")= 16777343 如果发生错误，函数返回INADDR_NONE值。 7、将网络地址转换位用点分割的IP地址，是上面函数的逆函数。 char FAR * inet_ntoa( struct in_addr in ); 举例：char * ipaddr=NULL; char addr[20]; in_addr inaddr; inaddr. s_addr=16777343; ipaddr= inet_ntoa(inaddr); strcpy(addr,ipaddr);  这样addr的值就变为127.0.0.1。 注意意不要修改返回值或者进行释放动作。如果函数失败就会返回NULL值。 8、获取套接字的本地地址结构： int getsockname(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen ); s为套接字 name为函数调用后获得的地址值 namelen为缓冲区的大小。 9、获取与套接字相连的端地址结构： int getpeername(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen ); s为套接字 name为函数调用后获得的端地址值 namelen为缓冲区的大小。 10、获取计算机名： int gethostname( char FAR * name, int namelen ); name是存放计算机名的缓冲区 namelen是缓冲区的大小 用法： char szName[255]; memset(szName,0,255); if(gethostname(szName,255)==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 返回值为：szNmae="xiaojin" 11、根据计算机名获取主机地址： struct hostent FAR * gethostbyname( const char FAR * name ); name为计算机名。 用法： hostent * host; char* ip; host= gethostbyname("xiaojin"); if(host->h_addr_list[0]) { struct in_addr addr; memmove(&addr, host->h_addr_list[0]，4); //获得标准IP地址 ip=inet_ ntoa (addr); } 返回值为：hostent->h_name="xiaojin" hostent->h_addrtype=2 //AF_INET hostent->length=4 ip="127.0.0.1" Winsock 的I/O操作： 1、 两种I/O模式  阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。  非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。 为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种： 2、select模型： 　　通过调用select函数可以确定一个或多个套接字的状态，判断套接字上是否有数据，或 者能否向一个套接字写入数据。 int select( int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds,  fd_set FAR *exceptfds, const struct timeval FAR * timeout ); ◆先来看看涉及到的结构的定义： a、 d_set结构： #define FD_SETSIZE 64? typedef struct fd_set { u_int fd_count; /* how many are SET? */ SOCKET fd_array[FD_SETSIZE]; /* an array of SOCKETs */ } fd_set;  fd_count为已设定socket的数量 fd_array为socket列表，FD_SETSIZE为最大socket数量，建议不小于64。这是微软建 议的。 B、timeval结构： struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* and microseconds */ }; tv_sec为时间的秒值。 tv_usec为时间的毫秒值。 这个结构主要是设置select()函数的等待值，如果将该结构设置为(0,0)，则select()函数 会立即返回。 ◆再来看看select函数各参数的作用：  nfds：没有任何用处，主要用来进行系统兼容用，一般设置为0。 readfds：等待可读性检查的套接字组。 writefds；等待可写性检查的套接字组。 exceptfds：等待错误检查的套接字组。 timeout：超时时间。 函数失败的返回值：调用失败返回SOCKET_ERROR,超时返回0。 readfds、writefds、exceptfds三个变量至少有一个不为空，同时这个不为空的套接字组 种至少有一个socket，道理很简单，否则要select干什么呢。 举例：测试一个套接字是否可读：fd_set fdread; //FD_ZERO定义 // #define FD_ZERO(set) (((fd_set FAR *)(set))->fd_count=0) FD_ZERO(&fdread); FD_SET(s,&fdread)； //加入套接字，详细定义请看winsock2.h if(select(0,%fdread,NULL,NULL,NULL)>0 { //成功 if(FD_ISSET(s,&fread) //是否存在fread中，详细定义请看winsock2.h { //是可读的 } } ◆I/O操作函数：主要用于获取与套接字相关的操作参数。  int ioctlsocket(SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argp );  s为I/O操作的套接字。 cmd为对套接字的操作命令。 argp为命令所带参数的指针。 常见的命令： //确定套接字自动读入的数据量 #define FIONREAD _IOR(''''f'''', 127, u_long) /* get # bytes to read */ //允许或禁止套接字的非阻塞模式，允许为非0，禁止为0 #define FIONBIO _IOW(''''f'''', 126, u_long) /* set/clear non-blocking i/o */ //确定是否所有带外数据都已被读入 #define SIOCATMARK _IOR(''''s'''', 7, u_long) /* at oob mark? */ 3、WSAAsynSelect模型： WSAAsynSelect模型也是一个常用的异步I/O模型。应用程序可以在一个套接字上接收以 WINDOWS消息为基础的网络事件通知。该模型的实现方法是通过调用WSAAsynSelect函 数 自动将套接字设置为非阻塞模式，并向WINDOWS注册一个或多个网络时间，并提供一 个通知时使用的窗口句柄。当注册的事件发生时，对应的窗口将收到一个基于消息的通知。 int WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd, u_int wMsg, long lEvent);  s为需要事件通知的套接字 hWnd为接收消息的窗口句柄 wMsg为要接收的消息 lEvent为掩码，指定应用程序感兴趣的网络事件组合，主要如下： #define FD_READ_BIT 0 #define FD_READ (1 << FD_READ_BIT) #define FD_WRITE_BIT 1 #define FD_WRITE (1 << FD_WRITE_BIT) #define FD_OOB_BIT 2 #define FD_OOB (1 << FD_OOB_BIT) #define FD_ACCEPT_BIT 3 #define FD_ACCEPT (1 << FD_ACCEPT_BIT) #define FD_CONNECT_BIT 4 #define FD_CONNECT (1 << FD_CONNECT_BIT) #define FD_CLOSE_BIT 5 #define FD_CLOSE (1 << FD_CLOSE_BIT) 用法：要接收读写通知：int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE)； if(nResult==SOCKET_ERROR) { //错误处理 } 取消通知： int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,0，0)；  当应用程序窗口hWnd收到消息时，wMsg.wParam参数标识了套接字，lParam的低字标明 了网络事件，高字则包含错误代码。 4、WSAEventSelect模型 WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型，但最主要的区别是网络事件发生时会被发 送到一个事件对象句柄，而不是发送到一个窗口。 使用步骤如下： a、 创建事件对象来接收网络事件： #define WSAEVENT HANDLE #define LPWSAEVENT LPHANDLE WSAEVENT WSACreateEvent( void ); 该函数的返回值为一个事件对象句柄，它具有两种工作状态：已传信(signaled)和未传信 (nonsignaled)以及两种工作模式：人工重设(manual reset)和自动重设(auto reset)。默认未 未传信的工作状态和人工重设模式。 b、将事件对象与套接字关联，同时注册事件，使事件对象的工作状态从未传信转变未 已传信。 int WSAEventSelect( SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents );  s为套接字 hEventObject为刚才创建的事件对象句柄 lNetworkEvents为掩码，定义如上面所述 c、I/O处理后，设置事件对象为未传信BOOL WSAResetEvent( WSAEVENT hEvent ); Hevent为事件对象 成功返回TRUE，失败返回FALSE。 d、等待网络事件来触发事件句柄的工作状态： DWORD WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents, const WSAEVENT FAR * lphEvents, BOOL fWaitAll, DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable ); lpEvent为事件句柄数组的指针 cEvent为为事件句柄的数目，其最大值为WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS  fWaitAll指定等待类型：TRUE：当lphEvent数组重所有事件对象同时有信号时返回； FALSE：任一事件有信号就返回。 dwTimeout为等待超时（毫秒） fAlertable为指定函数返回时是否执行完成例程 对事件数组中的事件进行引用时，应该用WSAWaitForMultipleEvents的返回值，减去 预声明值WSA_WAIT_EVENT_0，得到具体的引用值。例如： nIndex=WSAWaitForMultipleEvents(…); MyEvent=EventArray[Index- WSA_WAIT_EVENT_0]; e、判断网络事件类型： int WSAEnumNetworkEvents( SOCKET s, WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents ); s为套接字 hEventObject为需要重设的事件对象 lpNetworkEvents为记录网络事件和错误代码，其结构定义如下： typedef struct _WSANETWORKEVENTS { long lNetworkEvents; int iErrorCode[FD_MAX_EVENTS]; } WSANETWORKEVENTS, FAR * LPWSANETWORKEVENTS; f、关闭事件对象句柄： BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent); 调用成功返回TRUE，否则返回FALSE。