winsock编程学习笔记

以下部分转自博客http://blog.csdn.net/phunxm/article/details/5085869

套接字地址（sockaddr、sockaddr_in）

/*
 * Structure used by kernel to store most addresses.
 */
struct sockaddr {
       u_short sa_family;/* address family,AF_X */
       char    sa_data[14];/* up to 14 bytes of direct address */
};

包含了一些远程电脑的地址、端口和套接字的数目，它里面的数据是混杂在一起的。sa_data域的定义有些不确定性，注释暗示内容可能超过14个字节。这种不确定性是经过深思熟虑的。套接字是个非常强大的接口。多数人可能认为比Internet接口强不到哪里——大多数应用现在很可能都用它——套接字可被用于几乎任何种类的进程间通信，Internet（更精确的说是IP）只是其支持的协议簇中的一种。

/*
 * Socket address, internet style.
 */
struct sockaddr_in {
       short   sin_family;/* internet address family */
       u_short sin_port;/* port number */
       struct  in_addr sin_addr;/* internet address */
       char    sin_zero[8];/* padding bits */
};

这个结构提供了方便的手段来访问socket address（struct sockaddr）结构中的每一个元素。注意sin_zero[8]是为了使sockaddr和sockaddr_in结构具有相同的尺寸，使用sockaddr_in的时候要把sin_zero全部设为零（使用memset函数）。

Winsock库的加载和卸载

要使用Windows Socket API进行编程，首先必须调用WSAStartup()函数初始化Winsock动态库。

int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);

• 参数一wVersionRequested：为我们要求初始化的Winsock版本号
• 参数二lpWSAData：为实际初始化成功的WSA（Windows Socket API）版本信息。

套接字的创建和释放

要使用套接字，首先必须调用socket()函数创建一个套接字描述符，就如同操作文件时，首先得调用fopen()函数打开一个文件。

// The socket function creates a socket that is bound to a specific service provider.
SOCKET socket(int af,// [in] Address family specification.
           int type,// [in] Type specification for the new socket.
           int protocol// [in] Protocol to be used with the socket that is specific to the indicated address family.
           );

// The closesocket function closes an existing socket.
int closesocket(
    SOCKET s// [in] Descriptor identifying the socket to close.
);

 af：通信协议的协议族 ，AF_INET(IPv4)或 AF_INET6(IPv6)            

 type：指定要创建的套接字的类型。SOCK_STREAM, SOCK_ DGRAM，SOCK_RAW

 protocol指定应用程序所使用的通信协议 :

         IPPROTO_TCP， IPPROTO_UDP， 0（如果不想指定）

绑定套接字到指定的IP地址和端口

对于传输套接字，在执行收发数据前需要对本地端口进行绑定，这是因为传输层需要使用端口来区分具体的通信端点

// The bind function associates a local address with a socket.
int bind(
       SOCKET s, // [in] Descriptor identifying an unbound socket.
       const struct sockaddr FAR *name, // [in] Address to assign to the socket from the SOCKADDR structure.
       int namelen // [in] Length of the value in the name parameter.                        
       );

成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR

TCP服务器设置套接字进入监听状态

服务器为了接受连接，首先使用socket()函数创建一个套接字，然后使用bind()函数将它绑定到一个本地地址（端口），再用listen()函数为到达的连接指定一个backlog。

// The listen function places a socket a state where it is listening for an incoming connection.
int listen(
        SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a bound, unconnected socket.
        int backlog// [in] Maximum length of the queue of pending connections.
        );

backlog参数指定了正在等待连接的最大队列长度。这个参数非常重要，因为服务器完全可能同时收到几个连接请求。假定backlog参数为2，如果三个客户机同时发出请求，那么头两个会被放在一个“待决”（等待处理）队列中，以便应用程序依次为它们提供服务。而第三个连接会造成一个WSAECONNREFUSED错误。注意，一旦服务器接受了一个连接（accept返回），那个连接请求就会从队列中删去，以便别人可继续发出请求。

该函数执行成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR 

客户端主动连接

// The connect function establishes a connection to a specified socket.
int connect(
          SOCKET s,// [in] Descriptor identifying an unconnected socket.
          const struct sockaddr FAR *name,// [in] Name of the socket to which the connection should be established.
          int namelen// [in] Length of name.
         );

客户端是连接的发起者（initiate），它通过调用connect()函数主动（active）连接服务器。参数二填写欲连接的目标服务器的地址。如果连接的计算机并没有在指定端口上监听，则connect()调用返回SOCKET_ERROR，WSAGetLastError()=WSAECONNREFUSED；另一种错误是WSAETIMEOUT，例如由于路由或网络故障，客户端迟迟接受不到服务器回馈的[SYN,ACK]信号。

TCP服务器接受客户连接请求

// The accept function permits an incoming connection attempt on a socket.
SOCKET accept(
           SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a socket that has been placed in a listening state with the listen function.
           struct sockaddr FAR *addr,// [out] receives the address of the connecting entity, as known to the communications layer.
           int FAR *addrlen// [out] the length of addr.
           );

服务器进入listen状态后，循环调用accept()接受客户的连接。参数一为监听套接字；参数二为远端客户的地址信息；该函数返回一个套接字句柄，负责后续与该远端客户的会话通信。监听套接字总是默默无闻的在门口守望（listen），迎接（accept）客户的到来并安排服务员（会话套接字）接客。

该函数执行成功返回新的socket，失败返回SOCKET_ERROR 

在一个已绑定或已连接的套接字上获取连接名和对方地址信息获取sockaddr

int getsockname (SOCKET s, struct sockaddr *name, int* namelen);

获取hostname

Host即通常意义上的机器名（Machine Name）或域名（Domain Name）。

int gethostname (char FAR *name, int namelen);

gethostname()函数可以取得调用主机的机器名。返回的这个name传给gethostbyname()调用可以取得相应IP地址。

struct hostent* gethostbyname(const char* name);

gethostbyname()函数主要用来做DNS解析，传入域名（例如www.baidu.com），返回hostent结构。struct hostent存放主机信息。

/*
 * Structures returned by network data base library, taken from the
 * BSD file netdb.h. All addresses are supplied in host order, and
 * returned in network order (suitable for use in system calls).
 */
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 */
#defineh_addr h_addr_list[0]         /* address, for backward compat */
};
/* Microsoft Windows Extended data types */
typedef struct hostent HOSTENT, *PHOSTENT, *LPHOSTENT;

以下代码段获取百度（www.baidu.com）机器名和地址。

struct hostent *pHostBaiDu = gethostbyname("www.baidu.com");
printf("Host name: %s/n", pHostBaiDu->h_name);
printf("IP Address: %s/n", inet_ntoa(*((struct in_addr*)pHostBaiDu->h_addr)));

I/O通信

从I/O的角度来看，套接字也是文件，它提供了同文件读写（fread()/fwrite()）对应的收发数据操作接口：send()/recv()。

发送数据

// The send function sends data on a connected socket.
int send(
       SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a connected socket.
       const char FAR *buf,// [in] Buffer containing the data to be transmitted.
       int len,// [in] Length of the data in buf.
       int flags// [in] Indicator specifying the way in which the call is made.
       );

send()函数在一个已连接的套接字s上执行数据发送操作。对于客户机而言，发送的目标地址即connect()调用时所指定的地址；对于服务器而言，发送的目标地址即accept()调用所返回的地址。发送的内容为保存在缓冲区buf中，发送的内容长度为len。最后一个参数flags，通常情况下填0。

成功返回发送字节数，出错返回SOCKET_ERROR

接收数据

// The recv function receives data from a connected or bound socket.
int recv(
       SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a connected socket.
       char FAR *buf,// [out] Buffer for the incoming data.
       int len,// [in] Length of buf.
       int flags// [in] Flag specifying the way in which the call is made.
       );

recv()函数在一个已连接的套接字s上执行数据接收操作。对于客户机而言，数据的源地址即connect()调用时所指定的地址；对于服务器而言，数据的源地址即accept()调用所返回的地址。接收的内容为保存至长度为len的缓冲区buf，最后一个参数flags，通常情况下填0。

成功返回接收的数据的字节数量，失败返回SOCKET_ERROR，如果接受数据时网络中断返回0。

关闭套接字（TCP连接）

// The shutdown function disables sends or receives on a socket.
int shutdown(
           SOCKET s,// [in] Descriptor identifying a socket.
           int how// [in] Flag that describes what types of operation will no longer be allowed.
           );

WinSock TCP C/S通信示例

简单通信示例：

客户端代码：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h> 
#define SERVPORT    5050              // 端口为5150
#define MAXDATASIZE 100
#define SERVIP      “127.0.0.1”      // 服务器IP地址为“127.0.0.1”，
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
 
void main(int argc, char *argv[])
{
    WSADATA              wsaData;
    SOCKET               sConnect;
    SOCKADDR_IN          serverAddr;    
    int            recvbytes;
    char            buf[MAXDATASIZE]; 
    WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
    sConnect = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); 
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(SERVPORT);    
    serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVIP);
    memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero));
    if(
    connect(sConnect，   (SOCKADDR*)&serverAddr,sizeof(SOCKADDR))==SOCKET_ERROR)
    {
        printf("connect failed!\n");
        return;
    }
    recvbytes = recv(sConnect, buf, MAXDATASIZE, 0);
    if (recvbytes == SOCKET_ERROR){    printf("recv failed!\n");}
    else{buf[recvbytes] = '\0';printf("%s\n",buf);    } 
    closesocket(sConnect);
    WSACleanup();
}
    

服务端代码：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h> 
#define SERVPORT    5050
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 
void main(void)
{
    WSADATA              wsaData;
    SOCKET               sListen;        // 监听socket
    SOCKET               sClient;        // 连接socket
    SOCKADDR_IN          serverAddr;        // 本机地址信息
    SOCKADDR_IN          clientAddr;        // 客户端地址信息
    int                    clientAddrLen;    // 地址结构的长度
    int                  nResult;
    WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);   
    sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);         
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_port = htons(SERVPORT);    
    serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    memset(&(serverAddr.sin_zero), 0, sizeof(serverAddr.sin_zero)); 
    nResult = bind(sListen, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR));
   if (nResult == SOCKET_ERROR)
   {    
        printf("bind failed!\n"); 
    return;   
    } 
    listen(sListen, 5);  
    while(1)
   { 
        clientAddrLen = sizeof (SOCKADDR);
        sClient = accept(sListen, (SOCKADDR *)&clientAddr, &clientAddrLen);
        if(sClient == INVALID_SOCKET){printf("Accept failed!");    }
        else{
            printf("Accepted client: %s : %d\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), ntohs(clientAddr.sin_port));        
        nResult = send(sClient, "Connect success!", 16, 0);
        if (nResult == SOCKET_ERROR){printf("send failed!");}
    }
    closesocket(sClient);
    }
     closesocket(sListen); 
     WSACleanup();
}