Winsock 2 入门指南

Winsock 2 入门指南 （翻译自MSDN+CBuilder2010文档）

Translated by Xana Hopper

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Email: xanahopper@21cn.com

一下是Windows Sockets编程的入门指南，提供帮助理解最基础的Winsock函数和数据结构，以及它们是如何一起运作。

零、关于服务器和客户端

有两种截然不同网络应用程序：服务器（Servers）和客户端（Clients）。服务器和客户端有着不同的行为，因此建立它们的过程也是

不一样的，下面是建立一个TCP/IP服务器和客户端的一般模型。

服务器

1. 初始化Winsock

2. 建立一个套接字（Socket）

3. 绑定Socket

4. 在Socket上为客户端监听

5. 接受（Accept）一个来自客户端的连接

6. 接收和发送数据

7. 断开连接

客户端

1. 初始化Winsock

2. 建立一个Socket

3. 连接到服务器

4. 发送和接收数据

5. 断开连接

注意：对于二者来说有几步是一样的，这几步实现起来几乎完全一样，指南中这几步会具体的根据所建立程序的类型说明的。

一、建立一个基础的 Winsock程序

为建立一个基础的 Winsock程序

1. 建立一个空的工程

2. 添加一个空的C++源文件

3. 确保构建环境对微软SDK的Lib、Include和Src的文件夹正确引用

4. 确保构建环境的连接器依赖项包含了WS2_32.lib，使用Winsock的程序必须连接此文件

5. 开始进行Winsock编程，通过包含Winsock2.h来使用Winsock的API。（Winsock2.h头文件已经包含了大部分Winsock函数、

数据结构和定义，Ws2tcpip.h头文件包含了在Winsock2协议兼容文档中为TCP/IP用于检索IP地址的新函数和数据结构。Xana：

括号中内容为MSDN独有，C++ Builder 2010 Document中未给与说明，不知是CB更新及时库文件做得好还是什么其他原因）

#include <winsock2.h>

#include <ws2tcpip.h>

#include <stdio.h>

int main() {

return 0;

}

(Xana：以下还是MSDN独有，看来MS的独家历史问题不少啊)

注意

如果需要使用IP Helper APIs的话需要引用Iphlpapi.h头文件，当Iphlpapi.h被引用的时候，引用Winsock2.h的#include引用行应

置于Iphlpapi.h行之上。Winsock2.h头文件已经内在的引用了 Windows.h的核心元素，所以通常在 Winsock程序中不包含 Windows.h文件。如果需要包含

Windows.h头文件，应定义#define WIN32_LEAN_AND_MEAN宏。因为一些历史原因，Windows.h包含有1.1版的Winsock.h头文件，所

以Winsock.h和Winsock2.h会因为定义而冲突。WIN32_LEAN_AND_MEAN宏阻止了Winsock.h被Windows.h包含进来。下面是例子：

#ifndef WIN32_LEAN_AND_MEAN

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN

#endif

#include <windows.h>

#include <winsock2.h>

#include <ws2tcpip.h>

#include <iphlpapi.h>

#include <stdio.h>

int main() {

return 0;

}

二、初始化 Winsock

所有的进程（程序和 DLLs）在使用Winsock函数之前必须用一些函数来使用 Windows Sockets DLL，这也需要弄清楚Winsock在系

统上是被支持的。（CB版：所有的Winsock程序必须初始化来确保Windows socket被系统支持。）

初始化Winsock

1. 建立一个WSADATA对象，叫做wsaData

WSADATA wsaData;

2. 调用WSAStartup，并返回一个整数值，使用它来查错

int iResult;

//初始化Winsock

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

if (iResult != 0) {

printf(“WSAStartup 失败：%d\n”, iResult);

return 1;

}

WSAStartup函数被调用来使用WS2_32.lib

WSADATA结构体包含着有关 Winsock的实现信息，参数MAKEWORD(2,2)向系统声明使用2.2版本的Winsock，从而使得高版本的

Winsock可以使用。

三、建立一个 Socket

MSDN和C++Builder的文档在这里就分道扬镳了，虽然内容基本一样，但结构不同。以下以MSDN为主。

（一）客户端版

初始化之后，一个SOCKET对象必须被客户端实例化

建立一个 Socket

1. 声明一个addrinfo对象，它包含着一个 sockaddr结构，并且初始化这些值。在这个程序中，互联网地址族（Internet address

family）没有明确的指出返回IPv6还是IPv4。程序请求Socket的类型是一个TCP协议 流套接字（stream socket）。

#define DEFAULT_PORT "27015"

struct addrinfo *result = NULL,

*ptr = NULL,

hints;

ZeroMemory( &hints, sizeof(hints) );hints.ai_family = AF_UNSPEC; //未指明返回类型

hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;

2. 调用getaddrinfo函数获取从命令行传输来的服务器名字的IP地址，getaddrinfo函数返回一个整数用来查错

//分析服务器地址和端口

iResult = getaddrinfo(argv[1], DEFAULT_PORT, &hints, &result);

if ( iResult != 0 ) {

printf("getaddrinfo 失败: %d\n", iResult);

WSACleanup();

return 1;

}

3. 建立一个叫ConnectSocket的SOCKET对象

SOCKET ConnectSocket = INVALID_SOCKET;

4. 调用socket函数，将返回值赋予ConnectSocket。在本程序中，使用通过调用getaddrinfo得到的hints参数中的第一个IP地址，

hints中包含了地址族、套接字类型和指定的协议类型。在本例中 TCP 流套接字被指定为 SOCK_STREAM，协议类型被指定为

IPPROTO_TCP。地址族是未指定的（AF_UNSPEC），所以服务器的返回值可能是IPv4或IPv6。

如果客户端想只使用IPv6或IPv4，hints参数中的地址族应设置为AF_INET6或AF_INET。

//试图用调用getaddrinfo返回的第一个地址连接

ptr = result;

//建立一个SOCKET来连接服务器

ConnectSocket = socket(ptr->ai_family, ptr->ai_socktype, ptr->ai_protocol);

5. 检查错误确保这个socket是有效的

if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {

printf(“调用socket时发生错误：%d\n”, WSAGetLastError());

freeaddrinfo(result);

WSACleanup();

return 1;

}

socket函数的参数可以根据不同的需要而改变。

检错是一个成功的网络程序的关键，如果socket函数调用失败，它会返回INVALID_SOCKET，所以上面的if语句被用来抓住在建立

套接字时任何可能发生的错误。WSAGetLastError返回最后发生的错误的代码。

注意 大量的检错取决于你的程序

WSACleanup用于停止WS2_32.DLL的使用

（二）服务器版

初始化后，套接字必须被服务器实例化

为服务器建立一个 socket

1. getaddrinfo函数用来确定sockaddr结构中的值：

? AF_INET表示IPv4地址族

? SOCK_STREAM表示一个流套接字（stream socket）

? IPPROTO_TCP表示使用TCP协议

? AI_PASSIVE 标志指出调用者将要在 bind 函数中使用返回的套接字地址结构体。当 AI_PASSIVE 标志被设置，而

getaddrinfo函数的参数nodename是NULL指针的时候，如果是IPv4地址，套接字的IP地址部分将被设置成INADDR_ANY，

而IPv6将会是IN6ADDR_ANY_INIT。

? 27015是服务器将要和客户端连接的端口

#define DEFAULT_PORT "27015"

struct addrinfo *result = NULL,

*ptr = NULL,

Hints;ZeroMemory( &hints, sizeof(hints) );

hints.ai_family = AF_INET;

hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;

hints.ai_flags = AI_PASSIVE;

//分析在服务器已使用的本地地址和端口

iResult = getaddrinfo(NULL, DEFAULT_PORT, &hints, &result);

if ( iResult != 0 ) {

printf(“getaddrinfo调用失败：%d\n”, iResult);

WSAClearnup();

return 1;

}

2. 为服务器端建立一个名为ListenSocket的SOCKET对象用来监听客户端的连接

SOCKET ListenSocket = INVALID_SOCKET;

3. 调用socket函数并将返回值赋予ListenSocket。对于这个服务器程序使用第一个由getaddrinfo返回IP地址，其中参数hints包

含了地址族、连接类型和协议类型。在本例中一个IPv4的TCP流套接字被建立，类型是SOCK_STREAM，协议是IPPROTO_TCP。

所以ListenSocket返回IPv4地址。

如果服务器程序想要使用IPv6监听，参数hints中地址族应该设为AF_INET6，如果服务器想要同时监听IPv4和IPv6，就必须建

立两个socket，一个监听IPv4，一个监听IPv6。两个套接字必须被程序独立分开处理。

Windows Vista以及其后版本提供了双重方法来建立一个单独的IPv6套接字来同时监听Ipv4和IPv6。有关此特性的更多信息，参

看MSDN上“Dual-Stack Sockets”。

//在服务器建立一个socket用来监听客户端连接

LisitenSocket = socket( result->ai_family, result->ai_socktype, result->ai_protocol);

4. 检错确保此套接字是有效的

if (ListenSocket == INVLID_SOCKET) {

printf(“Error at socket(): %ld\n”, WSAGetLastError());

freeaddrinfo(result);

WSACleanup();

return 1;

}

四、数据交换前的行为

（一）客户端版：连接 Socket

为了客户端能够通过网络交流，它必须连接到一个服务器。

连接到 Socket

调用connect函数，将已建立的socket和一个sockaddr结构体作为参数，然后检错。

//连接到服务器

iResult = connect( ConnectSocket, ptr->ai_addr, (int)pter->ai_addrlen);

if (iResult == SOCKET_ERROR) {

closesocket(ConnectSocket);

ConnectSocket = INVALID_SOCKET;

}

//如果连接失败，将会尝试getaddrinfo返回的下一个地址

//但在这个简单的例子中，我们只是释放由getaddrinfo返回的资源并且打印错误信息

freeaddrinfo(result);

if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {

printf(“无法连接到服务器！\n”);WSACleanup();

return 1;

}

函数getaddrinfo用来确定socketaddr结构中的值，在本例中由 getaddrinfo返回的第一个IP地址被用来表述传递到 connect函数的

sockaddr结构体，如果connect调用第一个IP地址失败，尝试由getaddrinfo返回的链表的下一个addrinfo结构体。

在sockaddr结构体中描述的信息包括：

? 客户端尝试连接的服务器的IP地址

? 客户端将要连接的服务器端口，像上面的27015就是客户端调用getaddrinfo函数时的端口

（二）服务器端版：绑定 Socket、监听端口、接受连接

为了服务器能够接受来自客户端的连接，它一定要有一个网络地址。下面的代码展示了如何绑定一个已经由IP地址和端口创建的套接

字，客户端通过IP地址和端口来连接到主机网络。

绑定一个 Socket

调用bind函数，将已经建立的socket和从getaddrinfo函数返回的sockaddr作为参数传入，然后检错。

//设置TCP监听套接字

iResult = bind( ListenSocket, result->ai_addr, (int)result->ai_addrlen);

if (iResult == SOCKET_ERROR) {

printf(“绑定失败：%d\n”, WSAGetLastError());

freeaddrinfo(result);

closesocket(ListenSocket);

WSACleanup();

return 1;

}

监听一个 Socket

在绑定了Socket之后，服务器一定要为来到的客户端请求监听IP地址和端口。

调用listen函数，将建立好的ListenSocket和backlog的值——表示待定的需要接受的连接队列的最大数，作为参数传入。在本例中，

参数backlog被设为SOMAXCONN。这个特别的常数告诉Winsock提供给这个socket允许的最大待连接队列数。然后检错。

if ( listen( ListenSocket, SOMAXCONN ) == SOCKET_ERROR ) {

printf(“监听错误：%d\n”, WSAGetLastError());

closesocket(ListenSocket);

WSACleanup();

return 1;

}

接受连接

一旦套接字开始监听连接，程序就必须处理套接字上的连接请求

接受套接字的连接

1. 为接受来自客户端的连接建立一个临时的SOCKET对象叫做ClientSocket

SOCKET ClientSocket;

2. 通常服务器程序会通过listen函数建立一个持续的循环来检测连接请求。如果发生了连接请求，调用accept函数处理这个连接。

注意在这个基础例子中，代码只接受一个连接。

ClientSocket = INVALID_SOCKET;

//接受一个客户端套接字

ClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);

if ( ClientSocket == INVALID_SOCKET) {

printf(“接受连接失败：%d\n”, WSAGetLastError());

closesocket(ListenSocket);

WSACleanup();

return 1;

}

3. 当客户端连接被接受之后，服务器通常将接受的连接转移到另一个工作的线程或I/O工作端口，并继续接受其他连接。在这个基础例子中，服务器将会直接进行下一步。

五、数据交换

（一）客户端版：发送和接收数据

下面的代码展示了一旦连接完成，客户端如何使用send和recv函数。

#define DEFAULT_BUFF 512

char *sendbuf = “this is a test”;

char recvbuf[DEFAULT_BUFF];

int recvbuflen = DEFAULT_BUFF;

int iResult;

//发送数据

iResult = send ( ConnectSocket, sendbuff, (int)strlen(sendbuff) );

if ( iResult == SOCKET_ERROR ) {

printf(“Send error: %d\n”, WSAGetLastError());

closesocket(ConnectSocket);

WSACleanup();

return 1;

}

printf(“已经发送：%ld\n”, iResult);

//一旦没有更多数据需要发送，关闭发送连接，客户端仍然可以用ClientSocket来接收数据

iResult = shutdown(ConnectSocket, SD_SEND);

if (iResult == SOCKET_ERROR) {

printf(“关闭发送连接失败：%d\n” WSAGetLastError());

closesocket(ConnectSocket);

WSACleanup();

return 1;

}

//接受数据，知道服务器关闭连接

do {

iResult = recv(ConnectSocket, recvbuff, recvbuflen, 0);

if ( iResult > 0 )

printf(“接收到字节：%d\n”, iResult);

else if ( iResult == 0 )

printf(“连接关闭\n”);

else

printf(“recv失败：%d\n”, WSAGetLastError());

} while ( iResult > 0 );

函数send和recv的返回值已发送或已接受的字节数目值，或不同的错误。两个函数都有相同的参数：活动的socket，一个char类型

的缓冲区，发送或接受的字节长度，或任何可以使用的标志。

（Xana：如果你还不知道数据接收回来放在那里或者要发送的数据放在那里……那么你确实不适合看这个指南）