QT分析之温故而知新 WinSocket

网络编程是个很大的课题，这里只限Windows Socket编程。转一篇别人的文章，仅供参考。

一，
什么是Socket

接触网络编程当然要了解Socket，Socket（套接字）是一种网络编程接口，Socket提供了很多灵活的函数，帮助程序员写出高效的网络应用。Socket分为BSD
UNIX和windows两个版本。

在win32平台上的Winsock编程都要经过下列基本步骤：
定义变量——获得Winsock版本——加载Winsock库——初始化——创建套接字——设置套接字——关闭套接字——卸载Winsock库

使用winsock2 API编程，必须包含头文件winsock2.h
（链接环境WS2_32.LIB），头文件winsock.h（WSOCK32.LIB）是为了兼容winsock1程序时使用的，另外mswsock.h（MSWSOCK.DLL）是微软的扩展类，用于开发高性能的winsock程序。

准备好后，你就可以着手建立你的第一个网络程序了。

二，
Socket编程的基本过程

Socket通信分为面向连接的通信（TCP）和面向无连接的通信（UDP）.

1，Winsock初始化和结束

每一个winsock应用程序必须首先加载相应的winsock dll版本。方法是调用：
int WSAStartup(

WORD wVersionRequested, 库版本，高字节副版本，低字节主版本

LPWSADATA lpWSAData 结构指针，函数自动填充该结构。
);
函数调用成功返回0
可以用宏MAKEWORD(x, y)用来指定第一个参数的值

2，建立套接字

套接字是传输提供者的一个句柄。
SOCKET socket (

int af,

int type,

int protocol IPPROTO_TCP，
IPPROTO_UDP， 0（如果不想指定）
);
第一个参数指定通信协议的协议族，AF_INET(IPv4)或 AF_INET6(IPv6)（因为Socket是网络编程接口而不是一个协议，它使用流行的网络协议（TCP/IP，IPX）为应用程序提供的一个编程接口。）
第二个参数指定要创建的套接字的类型。SOCK_STREAM(TCP流套接字), SOCK_
DGRAM(UDP 数据包套接字)，SOCK_RAW(原始套接字)
第三个参数指定应用程序所指定应用程序所使用的通信协议。
函数成功返回套接字描述符，失败返回INVALID_SOCKET

3，配置套接字

当创建一个套接字后，再进行网络通信之前，必须先配置Socket。面向连接的客户端Socket通过调用connect函数在Socket数据结构中保存地址和远端信息。无连接客户端，服务端以及面向连接Socket的服务端，通过调用bind函数来配置本地信息。
int bind(

SOCKET s, 创建的套接字

const struct sockaddr FAR* name, 指向地址缓冲区的指针

int namelen 地址缓冲区的大小
);
成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR
当创建一个套接字后，套接字数据结构中有一个默认的IP地址和默认的端口号。一个服务程序必须调用bind函数来给其绑定一个IP地址和一个特定的端口号。
第二个参数指定一个sockaddr结构定义如下：
struct sockaddr {

u_short sa_family;

char sa_data[14];
};
我们通常使用另外一个等价的地址结构：
de>struct sockaddr_in {de>
de>
short sin_family;de>
de>
u_short sin_port;de>
de>
struct in_addr sin_addr;de>
de>
char sin_zero[8];de>
de>};de>
de>其中sin_family是通信协议族，de>
de>sin_portde>de>指明端口号，de>
de>sin_addrde>de>结构中有一个字段s_addr，表示IP地址，该字段是一个整数，de>
de>一般用函数inet_addr把点分字符串形式的IP地址转化成unsigned long型的整数值。de>
de>de>de>如果指定为htonl(INADDR_ANY),那么无论哪个网段上的客户机都能与该服务器通信，de>
de>否则，只有与指定IP地址处于同一网段上的客户机能与该服务器通信。de>
de>sin_zero[8]de>de>为填充，使两个结构大小相同。de>
de> de>
de>有一些细节学要说明：de>
在计算机把IP地址和端口号指定成多字节时，这个数是按“主机字节”（host-byte）顺序表示的，不同的处理器对数的表示方法有“大头”（big-endian——最有意义的字节到最无意义的字节）和“小头”（little-endian）两种形式。但是如果在网络上指定IP地址和端口号时，必须按照big-endian
的形式，一般称之为“网络字节”（network-byte）顺序。
以下几个函数将主机字节顺序转换成网络字节顺序：
u_long htonl(u_long hostlong);

int WSAHtonl(

SOCKET s,

u_long hostlong,

u_long FAR * lpnetlong 通过指针返回网络字节顺序的4个字节的数
);

u_short htons(u_short hostshort);

int WSAHtons(

SOCKET s,

u_short hostshort,

u_short FAR * lpnetshort 通过指针返回网络字节顺序的2个字节的数
);
以下几个函数将网络字节顺序转换成主机字节顺序：
u_long ntohl(u_long netlong);

int WSANtohl(

SOCKET s,

u_long netlong,

u_long FAR * lphostlong
);

u_short ntohs(u_short netshort);

int WSANtohs(

SOCKET s,

u_short netshort,

u_short FAR * lphostshort
);
de> de>
de>
4，实现功能

（1）
服务器端:
需要对绑定的端口进行侦听，函数原型如下
de>int listen (de>
de>
SOCKETde>de> sde>de>,
de>de>de>
de> intde>de> backlog
de>de>de>
de>);de>de>de>

de>Backlogde>de>是客户连接请求队列的最大数量，而不是客户机连接的数量限制。de>
de>处于侦听的套接字将维护一个客户连接请求队列。de>
de>
de>de>该函数执行成功返回0，失败返回de>SOCKET_ERROR

此外，需要从连接请求队列中取出最前面的一个客户请求，需要用到accept（）函数：

de>SOCKET accept (de>
de>
SOCKETde>de> sde>de>,
de>de>de>
de> struct sockaddr FAR*de>de> addrde>de>,
de>de>de>
de> int FAR*de>de> addrlen
de>de>de>
de>);de>
de>该函数创建一个新的套接字来与客户套接字建立通信，如果连接成功，就返回新建的套接字描述符，de>
de>以后与客户通信的就是该套接字，而侦听套接字则继续接受新的连接；如果失败就返回de>INVALID_SOCKET

第一个参数是侦听套接字
第二个套接字用来返回新创建的套接字的地址结构
第三个套接字返回地址结构的长度
de> de>
（2）
客户端:
connect函数是客户机建立与远程服务器连接而使用的。
de>int connect (de>
de>
SOCKETde>de> sde>de>,
de>de>de>
de> const struct sockaddr FAR*
de>de> namede>de>,
de>de>de>
de> intde>de> namelen
de>de>de>
de>);de>
de> de>
5，数据传输

收发数据时网络编程的一切在这里我们只讨论同步函数send和recv，
不讨论异步函数WSASend和WSARecv。
数据发送要用到send函数，原型如下：
int send(

SOCKET s,
const char FAR * buf,
发送数据缓冲区的地址

int len, 要发送的字节数

int flags 一般为0,
MSG_DONTROUTE, MSG_OOB（外带数据）
);
成功返回发送字节数，出错返回SOCKET_ERROR
注意send函数把数据从buf复制到socket发送缓冲区后就返回了，
但是这些数据并不时马上就发送到连接的另一端。

在已连接的套接字上接受数据，recv函数是最基本的方式。
int recv(

SOCKET s,
char FAR* buf,

int len,
准备接收的字节数或buf缓冲区长度

int flags 0, MSG_PEEK, MSG_OOB
其中MSG_PEEK表示将有用的数据复制到所提供的接收端缓冲区，
但是没有从系统缓冲区中将它删除
);
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

6，关闭Socket
一旦完成任务，记得将套接字关闭以释放资源：

int closeSocket（SOCKET s）

三，
Socket编程实例

讲了这么多其实还是看实例最为重要了，下面我提供了最简单的面向连接的客户端和服务端程序，
当服务端接受客户端的连接后，先是该客户机地IP地址，并向客户端发送一个回应消息，
最后关闭该连接套接字。这样的服务器当然没什么实际的用途。
设计一个基本的网络服务器有以下几个步骤：
1、初始化Windows Socket
2、创建一个监听的Socket
3、设置服务器地址信息，并将监听端口绑定到这个地址上
4、开始监听
5、接受客户端连接
6、和客户端通信
7、结束服务并清理Windows Socket和相关数据，或者返回第4步

#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;

// 初始化Windows Socket 2.2

WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);

// 创建一个新的Socket来响应客户端的连接请求

sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

// 填写服务器绑定的地址信息

// 端口为5150

// IP地址为INADDR_ANY，响应每个网络接口的客户机活动

// 注意使用htonl将IP地址转换为网络格式

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));

// 绑定监听端口

nResult = bind(sListen, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR));

if (nResult == SOCKET_ERROR)

{

printf("bind failed!\n");

return;

}

// 开始监听，指定最大接受队列长度5，不是连接数的上限

listen(sListen, 5);

// 接受新的连接

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));

// 向客户端发送信息

nResult = send(sClient, "Connect success!", 16, 0);

if (nResult == SOCKET_ERROR)

{

printf("send failed!");

}

}

// 我们直接关闭连接，

closesocket(sClient);

}

// 并关闭监听Socket，然后退出应用程序

closesocket(sListen);

// 释放Windows Socket DLL的相关资源

WSACleanup();
}

客户机程序如下：
#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"，注意使用inet_addr将IP地址转换为网络格式
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

void main(int argc, char *argv[])
{

WSADATA wsaData;

SOCKET sConnect;

SOCKADDR_IN serverAddr;

int recvbytes;

char buf[MAXDATASIZE];

//初始化Windows Socket 2.2

WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);

// 创建一个新的Socket来连接服务器

sConnect = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

// 填写连接地址信息

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));

// 向服务器发出连接请求

if (connect(sConnect, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR)

{

printf("connect failed!\n");

return;

}

// 接受服务器的回应消息

recvbytes = recv(sConnect, buf, MAXDATASIZE, 0);

if (recvbytes == SOCKET_ERROR)

{

printf("recv failed!\n");

}

else

{

buf[recvbytes] = '\0';

printf("%s\n",buf);

}

closesocket(sConnect);

// 释放Windows Socket DLL的相关资源

WSACleanup();
}

四，
结束语

这里介绍的只不过是winsock最基础最基础的知识，开发网络程序从来都不是一件容易的事情，
尽管只需要遵守很少的一些规则:
创建套接字,发起连接，接受连接，
发送和接受数据。真正的困难在于：让你的程序可以适应从单单一个连接到几千个连接，
即开发一个大容量，具可扩展性的Winsock应用程序。
Winscok编程很重要的一部分是IO处理，分别提供了“套接字模式”和“套接字I/O模型”，
可对一个套接字上的I/O行为进行控制。
其中，套接字模式用于决定在随一个套接字调用时，那些Winsock函数的行为，
有阻塞和非阻塞两种模式。
而另一方面，套接字模型描述了一个应用程序如何对套接字上进行的I/O进行管理及处理，
包括包括Select，WSAAsyncSelect，WSAEventSelect
，IO重叠模型，完成端口等。
在这里推荐一本好书《windows网络编程技术》，有兴趣研究的同志可以去啃一啃