vc 網路程式設計（socket）TCP/UDP 介紹

阿新 • • 發佈：2019-01-02

在網上找了很多的資料，現將這些資料整合起來，詳細介紹一下VC下的socket程式設計，並提供一個伺服器客戶端具體的例項。希望對您有所幫助

一、原理部分

   在網路程式設計中最常用的方案便是Client/Server (客戶機/伺服器)模型。在這種方案中客戶應用程式向伺服器程式請求服務。一個服務程式通常在一個眾所周知的地址監聽對服務的請求，也就是說，服務程序一 直處於休眠狀態，直到一個客戶向這個服務的地址提出了連線請求。在這個時刻，服務程式被"驚醒"並且為客戶提供服務－對客戶的請求作出適當的反應。

　 　為了方便這種Client/Server模型的網路程式設計，90年代初，由Microsoft聯合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網路編 程介面，即Windows Sockets規範，它不是一種網路協議,而是一套開放的、支援多種協議的Windows下的網路程式設計介面。現在的Winsock已經基本上實現了與協議 無關，你可以使用Winsock來呼叫多種協議的功能，但較常使用的是TCP/IP協議。Socket實際在計算機中提供了一個通訊埠，可以通過這個端 口與任何一個具有Socket介面的計算機通訊。應用程式在網路上傳輸，接收的資訊都通過這個Socket介面來實現。

　　微軟為 Visual C++定義了Winsock類如CAsyncSocket類和派生於CAsyncSocket 的CSocket類，它們簡單易用，讀者朋友當然可以使用這些類來實現自己的網路程式，但是為了更好的瞭解Winsock API程式設計技術，我們這裡探討怎樣使用底層的API函式實現簡單的 Winsock 網路應用程式設計，分別說明如何在Server端和Client端操作Socket，實現基於TCP/IP的資料傳送，最後給出相關的原始碼。

　　在VC中進行WINSOCK的API程式設計開發的時候，需要在專案中使用下面的三個檔案，否則會出現編譯錯誤。

　　1．WINSOCK.H: 這是WINSOCK API的標頭檔案，需要包含在專案中。

　　2．WSOCK32.LIB: WINSOCK API連線庫檔案。在使用中，一定要把它作為專案的非預設的連線庫包含到專案檔案中去。

　　3．WINSOCK.DLL: WINSOCK的動態連線庫，位於WINDOWS的安裝目錄下。

　　伺服器端操作 socket（套接字）
 

　　1．在初始化階段呼叫WSAStartup()

　 　此函式在應用程式中初始化Windows Sockets DLL ，只有此函式呼叫成功後，應用程式才可以再呼叫其他Windows Sockets DLL中的API函式。在程式中呼叫該函式的形式如下：WSAStartup((WORD)((1<<8|1)， （LPWSADATA）&WSAData)，其中(1<<8|1)表示我們用的是WinSocket1.1版本，WSAata用來存 儲系統傳回的關於WinSocket的資料。

　　2、建立Socket

　　初始化WinSock的動態連線庫後，需要在 伺服器端建立一個監聽的Socket，為此可以呼叫Socket()函式用來建立這個監聽的Socket，並定義此Socket所使用的通訊協議。此函式 呼叫成功返回Socket物件，失敗則返回INVALID_SOCKET(呼叫WSAGetLastError()可得知原因，所有WinSocket 的API函式都可以使用這個函式來獲取失敗的原因)。

　　SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )

　　引數: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET)；

　　　　　type：Socket 的型別 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)；

　　　　　protocol：通訊協定(如果使用者不指定則設為0)；

　　如果要建立的是遵從TCP/IP協議的socket，第二個引數type應為SOCK_STREAM，如為UDP（資料報）的socket，應為SOCK_DGRAM。

　　3、繫結埠
 

　　接下來要為伺服器端定義的這個監聽的Socket指定一個地址及埠（Port），這樣客戶端才知道待會要連線哪一個地址的哪個埠，為此我們要呼叫bind()函式，該函式呼叫成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );

　　參 數： s：Socket物件名；

　　　　　　name：Socket的地址值，這個地址必須是執行這個程式所在機器的IP地址；

　　　　　　namelen：name的長度；

　 　如果使用者不在意地址或埠的值，那麼可以設定地址為INADDR_ANY，及Port為0，Windows Sockets 會自動將其設定適當之地址及Port (1024 到 5000之間的值)。此後可以呼叫getsockname()函式來獲知其被設定的值。

　　4、監聽
 

　 　當伺服器端的Socket物件繫結完成之後,伺服器端必須建立一個監聽的佇列來接收客戶端的連線請求。listen()函式使伺服器端的Socket 進入監聽狀態，並設定可以建立的最大連線數(目前最大值限制為 5, 最小值為1)。該函式呼叫成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );

　　參 數： s：需要建立監聽的Socket；

　　　　　　backlog：最大連線個數；

　 　伺服器端的Socket呼叫完listen（）後，如果此時客戶端呼叫connect（）函式提出連線申請的話，Server 端必須再呼叫accept() 函式，這樣伺服器端和客戶端才算正式完成通訊程式的連線動作。為了知道什麼時候客戶端提出連線要求，從而伺服器端的Socket在恰當的時候呼叫 accept()函式完成連線的建立，我們就要使用WSAAsyncSelect（）函式，讓系統主動來通知我們有客戶端提出連線請求了。該函式呼叫成功 返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );

　　引數： s：Socket 物件；　
　　　　　hWnd ：接收訊息的視窗控制代碼；

　　　　　wMsg：傳給視窗的訊息；

　 　　　 lEvent：被註冊的網路事件，也即是應用程式向視窗傳送訊息的網路事件，該值為下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、 FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的組合，各個值的具體含意為FD_READ：希望在套接字S收到資料時收到消 息；FD_WRITE：希望在套接字S上可以傳送資料時收到訊息；FD_ACCEPT：希望在套接字S上收到連線請求時收到訊息；FD_CONNECT： 希望在套接字S上連線成功時收到訊息；FD_CLOSE：希望在套接字S上連線關閉時收到訊息；FD_OOB：希望在套接字S上收到帶外資料時收到訊息。 具體應用時，wMsg應是在應用程式中定義的訊息名稱，而訊息結構中的lParam則為以上各種網路事件名稱。所以，可以在視窗處理自定義訊息函式中使用 以下結構來響應Socket的不同事件：

switch(lParam)　
{
　case FD_READ:
　　 …　　
　　 break;
　case FD_WRITE:
　　 …
　　 break;
　…
}


　　5、伺服器端接受客戶端的連線請求

　 　當Client提出連線請求時，Server 端hwnd視窗會收到Winsock Stack送來我們自定義的一個訊息，這時，我們可以分析lParam，然後呼叫相關的函式來處理此事件。為了使伺服器端接受客戶端的連線請求，就要使用 accept() 函式，該函式新建一Socket與客戶端的Socket相通，原先監聽之Socket繼續進入監聽狀態，等待他人的連線要求。該函式呼叫成功返回一個新產 生的Socket物件，否則返回INVALID_SOCKET。

　　SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );

　　引數：s：Socket的識別碼；

　　　　　addr：存放來連線的客戶端的地址；

　　　　　addrlen：addr的長度

　　6、結束 socket 連線

　 　結束伺服器和客戶端的通訊連線是很簡單的，這一過程可以由伺服器或客戶機的任一端啟動，只要呼叫closesocket()就可以了，而要關閉 Server端監聽狀態的socket，同樣也是利用此函式。另外，與程式啟動時呼叫WSAStartup()憨數相對應，程式結束前，需要呼叫 WSACleanup() 來通知Winsock Dll釋放Socket所佔用的資源。這兩個函式都是呼叫成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );

　　引數：s：Socket 的識別碼；

　　int PASCAL FAR WSACleanup( void );

　　引數： 無

TCP與UDP在socket程式設計中的區別

一、TCP與UDP的區別基於連線與無連線

對系統資源的要求（TCP較多，UDP少）
UDP程式結構較簡單
流模式與資料報模式
TCP保證資料正確性，UDP可能丟包
TCP保證資料順序，UDP不保證
部分滿足以下幾點要求時，應該採用UDP 面向資料報方式網路資料大多為短訊息
擁有大量Client
對資料安全性無特殊要求
網路負擔非常重，但對響應速度要求高
具體程式設計時的區別 socket()的引數不同
UDP Server不需要呼叫listen和accept
UDP收發資料用sendto/recvfrom函式
TCP：地址資訊在connect/accept時確定
UDP：在sendto/recvfrom函式中每次均需指定地址資訊
UDP：shutdown函式無效
二、man----socket
  通過檢視socket的man手冊可以看到socket函式的第一個引數的值可以為下面這些值：  
  Name Purpose  
  PF_UNIX, PF_LOCAL Local communication  
  PF_INET IPv4 Internet protocols  
  PF_INET6 IPv6 Internet protocols  
  PF_IPX IPX - Novell protocols  
  PF_NETLINK Kernel user interface device  
  PF_X25 ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol  
  PF_AX25 Amateur radio AX.25 protocol    
  PF_ATMPVC Access to raw ATM PVCs  
  PF_APPLETALK Appletalk  
  PF_PACKET Low level packet interface  
三、程式設計區別

通常我們在說到網路程式設計時預設是指TCP程式設計，即用前面提到的socket函式建立一個socket用於TCP通訊，函式引數我們通常填為SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)，這表示建立一個socket用於流式網路通訊。 SOCK_STREAM這種的特點是面向連線的，即每次收發資料之前必須通過connect建

立連線，也是雙向的，即任何一方都可以收發資料，協議本身提供了一些保障機制保證它是可靠的、有序的，即每個包按照發送的順序到達接收方。

而SOCK_DGRAM這種是User Datagram Protocol協議的網路通訊，它是無連線的，不可靠的，因為通訊雙方傳送資料後不知道對方是否已經收到資料，是否正常收到資料。任何一方建立一個socket以後就可以用sendto傳送資料，也可以用recvfrom接收資料。根本不關心對方是否存在，是否傳送了資料。它的特點是通訊速度比較快。大家都知道TCP是要經過三次握手的，而UDP沒有。

基於上述不同，UDP和TCP程式設計步驟也有些不同，如下：

TCP程式設計的伺服器端一般步驟是：
  1、建立一個socket，用函式socket()；  
  2、設定socket屬性，用函式setsockopt(); * 可選  
  3、繫結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind();  
  4、開啟監聽，用函式listen()；  
  5、接收客戶端上來的連線，用函式accept()； 
  6、收發資料，用函式send()和recv()，或者read()和write();  
  7、關閉網路連線；  
  8、關閉監聽；  
TCP程式設計的客戶端一般步驟是：
  1、建立一個socket，用函式socket()；    2、設定socket屬性，用函式setsockopt();* 可選  
  3、繫結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind();* 可選  
  4、設定要連線的對方的IP地址和埠等屬性；  
  5、連線伺服器，用函式connect()；  
  6、收發資料，用函式send()和recv()，或者read()和write();  
  7、關閉網路連線；  
與之對應的UDP程式設計步驟要簡單許多，分別如下：

UDP程式設計的伺服器端一般步驟是：
  1、建立一個socket，用函式socket()；  
  2、設定socket屬性，用函式setsockopt();* 可選  
  3、繫結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind();  
  4、迴圈接收資料，用函式recvfrom();  
  5、關閉網路連線；  
UDP程式設計的客戶端一般步驟是：
  1、建立一個socket，用函式socket()；  
  2、設定socket屬性，用函式setsockopt();* 可選  
  3、繫結IP地址、埠等資訊到socket上，用函式bind();* 可選  
  4、設定對方的IP地址和埠等屬性;  
  5、傳送資料，用函式sendto();  
  6、關閉網路連線；  

TCP伺服器端：

#include <stdio.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main()
{
	WORD wVersionRequested;
 	WSADATA wsaData;
 	int err;
 
 	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
 
 	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
 	if ( err != 0 ) 
	{
  		return;
 	}
 
 	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
        		HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) 
	{
  		WSACleanup( );
  		return;
 	}
 	SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

 	SOCKADDR_IN addrSrv;
 	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
 	addrSrv.sin_family=AF_INET;
 	addrSrv.sin_port=htons(6000);
 
 	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));// 繫結埠

 	listen(sockSrv,5);

 	SOCKADDR_IN addrClient;// 連線上的客戶端ip地址
 	int len=sizeof(SOCKADDR);
 	while(1)
 	{
  		SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);// 接受客戶端連線,獲取客戶端的ip地址
  		char sendBuf[50];
  		sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));// 組合訊息傳送出去
  		send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);// 傳送訊息到客戶端
  		char recvBuf[50];
  		recv(sockConn,recvBuf,50,0);// 接受客戶端訊息
  		printf("%s\n",recvBuf);
  		//closesocket(sockConn);//斷開連線
 	}

}

TCP客戶端程式碼

#include <stdio.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main()
{
    WORD wVersionRequested;
    WSADATA wsaData;//WSAata用來儲存系統傳回的關於WinSocket的資料。
    int err;
    
    wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
    
    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
    if ( err != 0 ) {
        return;
    }
    
    if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) 
    {
        WSACleanup( );
        return;
    }
    SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);// AF_INET ..tcp連線
    //初始化連線與埠號
    SOCKADDR_IN addrSrv;
    addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//本機地址，伺服器在本機開啟
    addrSrv.sin_family=AF_INET;
    addrSrv.sin_port=htons(6000);// 設定埠號
    connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));//連線伺服器
    char recvBuf[50];
    recv(sockClient,recvBuf,50,0);//接受資料
    printf("%s\n",recvBuf);
    send(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0);//傳送資料
    closesocket(sockClient);//關閉連線
    WSACleanup();
}

UDP的伺服器端:

#include <stdio.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main()
{
	//初始化socket庫
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;
	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) 
	{
	   return;
	}
	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
	        HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) 
	{
	   WSACleanup( );
	   return; 
	}
	SOCKET sockSrv = socket( AF_INET , SOCK_DGRAM , 0 ) ;
	SOCKADDR_IN addrSrv ;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY) ;
	addrSrv.sin_family = AF_INET ;
	addrSrv.sin_port = htons(4000) ;
	bind( sockSrv , (SOCKADDR*)&addrSrv , sizeof(SOCKADDR) ) ;

	char sendBuf[100] ;
	char recvBuf[100] ;
	char tempBuf[200] ;
	SOCKADDR_IN addrClient ;
	int len = sizeof(SOCKADDR) ;
	while (1)
	{
	   recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len) ;
	   if ( 'q' == recvBuf[0] )
	   {
		    sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len) ;
		    printf("chat end!\n") ;
		    break ;
	   }
	   sprintf(tempBuf,"%s say : %s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf) ;
	   printf( "%s\n" , tempBuf ) ;
	   printf( "Please input data:\n" ) ;
	   gets( sendBuf ) ;
	   sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len) ;
	}
	closesocket( sockSrv ) ;
	WSACleanup() ;
}

UDP的客戶端:

#include <stdio.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main()
{
	//初始化socket庫
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) 
	{ 
		return;
	}	
	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
 	{
		WSACleanup( ); 
		return; 
	}
	SOCKET sockClient = socket( AF_INET , SOCK_DGRAM , 0 ) ;
	SOCKADDR_IN addrSrv ;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1") ;
	addrSrv.sin_family = AF_INET ;
	addrSrv.sin_port = htons(4000) ;
	char sendBuf[100] ;
	char recvBuf[100] ;
	char tempBuf[200] ;
	int len = sizeof(SOCKADDR) ;
	while (1)
	{ 
		printf("Please input data:\n"); 
		gets( sendBuf ) ; 
		sendto( sockClient , sendBuf , strlen(sendBuf) , 0 , (SOCKADDR*)&addrSrv , len ) ; 
		recvfrom( sockClient , recvBuf , 100 , 0 , (SOCKADDR*)&addrSrv , &len ) ;
		if ( 'q' == recvBuf[0] )
		{
			sendto(sockClient , "q" , strlen("q")+1 , 0 , (SOCKADDR*)&addrSrv , len) ;
			printf("chat end!") ;
			break ; 
		} 
		sprintf( tempBuf , "%s say: %s\n" , inet_ntoa(addrSrv.sin_addr) , recvBuf ) ;
 		printf( tempBuf ) ;
	}
	closesocket(sockClient) ;
	WSACleanup() ;
}

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