Windows Socket 编程_ 简单的服务器/客户端程序

一、Socket简介

Socket是进程通讯的一种方式，即调用这个网络库的一些API函数实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换。

几个定义：

（1）IP地址：即依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址，两个进程要通讯，任一进程首先要知道通讯对方的位置，即对方的IP。

（2）端口号：用来辨别本地通讯进程，一个本地的进程在通讯时均会占用一个端口号，不同的进程端口号不同，因此在通讯前必须要分配一个没有被访问的端口号。

（3）连接：指两个进程间的通讯链路。

（4）半相关：网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程：

（协议，本地地址，本地端口号）

这样一个三元组，叫做一个半相关,它指定连接的每半部分。

（4）全相关：一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成，并且只能使用同一种高层协议。也就是说，不可能通信的一端用TCP协议，而另一端用UDP协议。因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识：

（协议，本地地址，本地端口号，远地地址，远地端口号）

这样一个五元组，叫做一个相关（association），即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关，或完全指定组成一连接。

 

二、客户/服务器模式

在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器（Client/Server, C/S）模式，即客户向服务器发出服务请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点：

（1）首先，建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需要共享，从而造就拥有众多资源的主机提供服务，资源较少的客户请求服务这一非对等作用。

（2）其次，网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享内存缓冲区，因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步，这就是基于客户/服务器模式的TCP/IP。

服务器端：

其过程是首先服务器方要先启动，并根据请求提供相应服务：

（1）打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一公认地址上的某端口（如FTP的端口可能为21）接收客户请求；

（2）等待客户请求到达该端口；

（3）接收到客户端的服务请求时，处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求，要**一新进程来处理这个客户请求（如UNIX系统中用fork、exec）。新进程处理此客户请求，并不需要对其它请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终止。

（4）返回第（2）步，等待另一客户请求。

（5）关闭服务器

客户端：

（1）打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口；

（2）向服务器发服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求......

（3）请求结束后关闭通信通道并终止。

 

从上面所描述过程可知：

（1）客户与服务器进程的作用是非对称的，因此代码不同。

（2）服务器进程一般是先启动的。只要系统运行，该服务进程一直存在，直到正常或强迫终止。

 

介绍完基础知识，下面就介绍一些API函数：

 

创建套接字──socket()

应用程序在使用套接字前，首先必须拥有一个套接字，系统调用socket()向应用程序提供创建套接字的手段，其调用格式如下：

 

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

 

该调用要接收三个参数：af、type、protocol。参数af指定通信发生的区域：AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等，而DOS、WINDOWS中仅支持AF_INET，它是网际网区域。因此，地址族与协议族相同。参数type 描述要建立的套接字的类型。这里分三种：

（1）一是TCP流式套接字(SOCK_STREAM)提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收。内设流量控制，避免数据流超限；数据被看作是字节流，无长度限制。文件传送协议（FTP）即使用流式套接字。

（2）二是数据报式套接字(SOCK_DGRAM)提供了一个无连接服务。数据包以独立包形式被发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。网络文件系统（NFS）使用数据报式套接字。

（3）三是原始式套接字(SOCK_RAW)该接口允许对较低层协议，如IP、ICMP直接访问。常用于检验新的协议实现或访问现有服务中配置的新设备。

参数protocol说明该套接字使用的特定协议，如果调用者不希望特别指定使用的协议，则置为0，使用默认的连接模式。根据这三个参数建立一个套接字，并将相应的资源分配给它，同时返回一个整型套接字号。因此，socket()系统调用实际上指定了相关五元组中的“协议”这一元。

 

指定本地地址──bind()

当一个套接字用socket()创建后，存在一个名字空间(地址族)，但它没有被命名。bind()将套接字地址（包括本地主机地址和本地端口地址）与所创建的套接字号联系起来，即将名字赋予套接字，以指定本地半相关。其调用格式如下：

 

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

 

参数s是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符(套接字号)。参数name 是赋给套接字s的本地地址（名字），其长度可变，结构随通信域的不同而不同。namelen表明了name的长度。如果没有错误发生，bind()返回0。否则返回SOCKET_ERROR。

 

建立套接字连接──connect()与accept()

这两个系统调用用于完成一个完整相关的建立，其中connect()用于建立连接。accept()用于使服务器等待来自某客户进程的实际连接。

 

connect()的调用格式如下：

 

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

 

参数s是欲建立连接的本地套接字描述符。参数name指出说明对方套接字地址结构的指针。对方套接字地址长度由namelen说明。

 

如果没有错误发生，connect()返回0。否则返回值SOCKET_ERROR。在面向连接的协议中，该调用导致本地系统和外部系统之间连接实际建立。

 

由于地址族总被包含在套接字地址结构的前两个字节中，并通过socket()调用与某个协议族相关。因此bind()和connect()无须协议作为参数。

 

accept()的调用格式如下：

 

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

 

参数s为本地套接字描述符，在用做accept()调用的参数前应该先调用过listen()。addr 指向客户方套接字地址结构的指针，用来接收连接实体的地址。addr的确切格式由套接字创建时建立的地址族决定。addrlen 为客户方套接字地址的长度（字节数）。如果没有错误发生，accept()返回一个SOCKET类型的值，表示接收到的套接字的描述符。否则返回值INVALID_SOCKET。

 

accept()用于面向连接服务器。参数addr和addrlen存放客户方的地址信息。调用前，参数addr 指向一个初始值为空的地址结构，而addrlen 的初始值为0；调用accept()后，服务器等待从编号为s的套接字上接受客户连接请求，而连接请求是由客户方的connect()调用发出的。当有连接请求到达时，accept()调用将请求连接队列上的第一个客户方套接字地址及长度放入addr 和addrlen，并创建一个与s有相同特性的新套接字号。新的套接字可用于处理服务器并发请求。

 

四个套接字系统调用，socket()、bind()、connect()、accept()，可以完成一个完全五元相关的建立。socket()指定五元组中的协议元，它的用法与是否为客户或服务器、是否面向连接无关。bind()指定五元组中的本地二元，即本地主机地址和端口号，其用法与是否面向连接有关：在服务器方，无论是否面向连接，均要调用bind()，若采用面向连接，则可以不调用bind()，而通过connect()自动完成。若采用无连接，客户方必须使用bind()以获得一个唯一的地址。

 

监听连接──listen()

此调用用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。listen()需在accept()之前调用，其调用格式如下：

 

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

 

参数s标识一个本地已建立、尚未连接的套接字号，服务器愿意从它上面接收请求。backlog表示请求连接队列的最大长度，用于限制排队请求的个数，目前允许的最大值为5。如果没有错误发生，listen()返回0。否则它返回SOCKET_ERROR。

 

listen()在执行调用过程中可为没有调用过bind()的套接字s完成所必须的连接，并建立长度为backlog的请求连接队列。

 

调用listen()是服务器接收一个连接请求的四个步骤中的第三步。它在调用socket()分配一个流套接字，且调用bind()给s赋于一个名字之后调用，而且一定要在accept()之前调用。

 

数据传输──send()与recv()

当一个连接建立以后，就可以传输数据了。常用的系统调用有send()和recv()。

send()调用用于s指定的已连接的数据报或流套接字上发送输出数据，格式如下：

 

int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags);

 

参数s为已连接的本地套接字描述符。buf 指向存有发送数据的缓冲区的指针，其长度由len 指定。flags 指定传输控制方式，如是否发送带外数据等。如果没有错误发生，send()返回总共发送的字节数。否则它返回SOCKET_ERROR。

recv()调用用于s指定的已连接的数据报或流套接字上接收输入数据，格式如下：

 

int PASCAL FAR recv(SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags);

 

参数s 为已连接的套接字描述符。buf指向接收输入数据缓冲区的指针，其长度由len 指定。flags 指定传输控制方式，如是否接收带外数据等。如果没有错误发生，recv()返回总共接收的字节数。如果连接被关闭，返回0。否则它返回SOCKET_ERROR。

 

输入/输出多路复用──select()

select()调用用来检测一个或多个套接字的状态。对每一个套接字来说，这个调用可以请求读、写或错误状态方面的信息。请求给定状态的套接字集合由一个fd_set结构指示。在返回时，此结构被更新，以反映那些满足特定条件的套接字的子集，同时， select()调用返回满足条件的套接字的数目，其调用格式如下：

 

int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR * timeout);

 

参数nfds指明被检查的套接字描述符的值域，此变量一般被忽略。

 

参数readfds指向要做读检测的套接字描述符集合的指针，调用者希望从中读取数据。参数writefds 指向要做写检测的套接字描述符集合的指针。exceptfds指向要检测是否出错的套接字描述符集合的指针。timeout指向select()函数等待的最大时间，如果设为NULL则为阻塞操作。select()返回包含在fd_set结构中已准备好的套接字描述符的总数目，或者是发生错误则返回SOCKET_ERROR。

 

关闭套接字──closesocket()

closesocket()关闭套接字s，并释放分配给该套接字的资源；如果s涉及一个打开的TCP连接，则该连接被释放。closesocket()的调用格式如下：

 

BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s);

 

参数s待关闭的套接字描述符。如果没有错误发生，closesocket()返回0。否则返回值SOCKET_ERROR。

 

以上就是SOCKET API一些常用的API函数，下面是一段代码：

 

三、一个示例

1、程序运行效果图

2、程序源代码

[cpp] view plain copy

1. // server.cpp  
2.   
3. #include "stdafx.h"
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   
   //#include <iostream>  
   //#include <cstdio>  
   #include <Winsock2.h>  
   #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 
   
4.  
5. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])   
6. {  
7. // 加载socket动态链接库(dll)  
8.     WORD wVersionRequested;  
9.     WSADATA wsaData;    // 这结构是用于接收Wjndows Socket的结构信息的  
10.     int err;  
11.        
12.     wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );   // 请求1.1版本的WinSock库  
13.        
14.     err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );  
15.     if ( err != 0 ) {  
16.         return -1;          // 返回值为零的时候是表示成功申请WSAStartup  
17.     }  
18.        
19.     if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {  
20.         // 检查这个低字节是不是1，高字节是不是1以确定是否我们所请求的1.1版本  
21.         // 否则的话，调用WSACleanup()清除信息，结束函数  
22.         WSACleanup( );  
23.         return -1;   
24.     }  
25.       
26. // 创建socket操作，建立流式套接字，返回套接字号sockSrv  
27.     // SOCKET socket(int af, int type, int protocol);  
28.     // 第一个参数，指定地址簇(TCP/IP只能是AF_INET，也可写成PF_INET)  
29.     // 第二个，选择套接字的类型(流式套接字)，第三个，特定地址家族相关协议（0为自动）  
30.     SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);     
31.   
32. // 套接字sockSrv与本地地址相连  
33.     // int bind(SOCKET s, const struct sockaddr* name, int namelen);  
34.     // 第一个参数，指定需要绑定的套接字；  
35.     // 第二个参数，指定该套接字的本地地址信息，该地址结构会随所用的网络协议的不同而不同  
36.     // 第三个参数，指定该网络协议地址的长度  
37.     // PS: struct sockaddr{ u_short sa_family; char sa_data[14];};  
38.     //                      sa_family指定该地址家族， sa_data起到占位占用一块内存分配区的作用  
39.     //     在TCP/IP中，可使用sockaddr_in结构替换sockaddr，以方便填写地址信息  
40.     //   
41.     //     struct sockaddr_in{ short sin_family; unsigned short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8];};  
42.     //     sin_family表示地址族，对于IP地址，sin_family成员将一直是AF_INET。  
43.     //     sin_port指定将要分配给套接字的端口。  
44.     //     sin_addr给出套接字的主机IP地址。  
45.     //     sin_zero[8]给出填充数，让sockaddr_in与sockaddr结构的长度一样。  
46.     //     将IP地址指定为INADDR_ANY，允许套接字向任何分配给本地机器的IP地址发送或接收数据。  
47.     //     如果想只让套接字使用多个IP中的一个地址，可指定实际地址，用inet_addr()函数。  
48.     SOCKADDR_IN addrSrv;  
49.     addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); // 将INADDR_ANY转换为网络字节序，调用 htonl(long型)或htons(整型)  
50.     addrSrv.sin_family = AF_INET;  
51.     addrSrv.sin_port = htons(6000);  
52.   
53.     bind(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); // 第二参数要强制类型转换  
54.   
55. // 将套接字设置为监听模式（连接请求）， listen()通知TCP服务器准备好接收连接  
56.     // int listen(SOCKET s,  int backlog);  
57.     // 第一个参数指定需要设置的套接字，第二个参数为（等待连接队列的最大长度）  
58.     listen(sockSrv, 10);  
59.   
60. // accept()，接收连接，等待客户端连接  
61.     // SOCKET accept(  SOCKET s,  struct sockaddr* addr,  int* addrlen);  
62.     // 第一个参数，接收一个处于监听状态下的套接字  
63.     // 第二个参数，sockaddr用于保存客户端地址的信息  
64.     // 第三个参数，用于指定这个地址的长度  
65.     // 返回的是向与这个监听状态下的套接字通信的套接字  
66.   
67. // 客户端与用户端进行通信  
68.   
69.     // send(), 在套接字上发送数据  
70.     // int send( SOCKET s,  const char* buf,  int len,  int flags);  
71.     // 第一个参数，需要发送信息的套接字，  
72.     // 第二个参数，包含了需要被传送的数据，  
73.     // 第三个参数是buffer的数据长度，  
74.     // 第四个参数，一些传送参数的设置  
75.   
76.     // recv(), 在套接字上接收数据  
77.     // int recv(  SOCKET s,  char* buf,  int len,  int flags);  
78.     // 第一个参数，建立连接后的套接字，  
79.     // 第二个参数，接收数据  
80.     // 第三个参数，接收数据的长度，  
81.     // 第四个参数，一些传送参数的设置  
82.   
83.     SOCKADDR_IN  addrClient;  
84.     int len = sizeof(SOCKADDR);  
85.   
86.     while(true){    // 不断等待客户端请求的到来  
87.         SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrClient, &len);  
88.           
89.         char sendBuf[100];  
90.         sprintf(sendBuf, "Welcome %s to the server program~ \nNow, let's start talking...\n", inet_ntoa(addrClient.sin_addr));  
91.         send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf)+1, 0);  // 发送显示欢迎信息  
92.   
93.         char recvBuf[100];  
94.         recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);  
95.         printf("%s\n", recvBuf);        // 接收第一次信息  
96.   
97.         char * sockConnName = "Client";  
98.         printf("我们可以聊五句话");  
99.         int n = 5;  
100.         while(n--){  
101.             printf("还剩%d次：\n", n+1);  
102.             char recvBuf[100];  
103.             recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);  
104.             printf("%s Says: %s\n", sockConnName, recvBuf);     // 接收信息  
105.               
106.             char talk[100];  
107.             printf("Please enter what you want to say next(\"quit\"to exit):");  
108.             gets(talk);  
109.             send(sockConn, talk, strlen(talk)+1, 0);            // 发送信息  
110.             printf("\n");  
111.         }         
112.         printf("\nEnd talking... \n");  
113.         closesocket(sockConn);  
114.     }  
115.   
116.     printf("\n");  
117.     system("pause");  
118.     return 0;  
119. }  

[cpp] view plain copy

1. // client.cpp  
2.   
3. #include "stdafx.h"
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   
   //#include <iostream>  
   //#include <cstdio>  
   #include <Winsock2.h>  
   #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 
5.   
6. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
7. {  
8. // 加载socket动态链接库(dll)  
9.     WORD wVersionRequested;  
10.     WSADATA wsaData;    // 这结构是用于接收Wjndows Socket的结构信息的  
11.     int err;  
12.        
13.     wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );   // 请求1.1版本的WinSock库  
14.        
15.     err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );  
16.     if ( err != 0 ) {  
17.         return -1;          // 返回值为零的时候是表示成功申请WSAStartup  
18.     }  
19.        
20.     if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {  
21.         // 检查这个低字节是不是1，高字节是不是1以确定是否我们所请求的1.1版本  
22.         // 否则的话，调用WSACleanup()清除信息，结束函数  
23.         WSACleanup( );  
24.         return -1;   
25.     }  
26.       
27. // 创建socket操作，建立流式套接字，返回套接字号sockClient  
28.     // SOCKET socket(int af, int type, int protocol);  
29.     // 第一个参数，指定地址簇(TCP/IP只能是AF_INET，也可写成PF_INET)  
30.     // 第二个，选择套接字的类型(流式套接字)，第三个，特定地址家族相关协议（0为自动）  
31.     SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
32.   
33. // 将套接字sockClient与远程主机相连  
34.     // int connect( SOCKET s,  const struct sockaddr* name,  int namelen);  
35.     // 第一个参数：需要进行连接操作的套接字  
36.     // 第二个参数：设定所需要连接的地址信息  
37.     // 第三个参数：地址的长度  
38.     SOCKADDR_IN addrSrv;  
39.     addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");      // 本地回路地址是127.0.0.1;   
40.     addrSrv.sin_family = AF_INET;  
41.     addrSrv.sin_port = htons(6000);  
42.     connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));  
43.   
44.     char recvBuf[100];  
45.     recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);  
46.     printf("%s\n", recvBuf);  
47.   
48.     send(sockClient, "Attention: A Client has enter...\n", strlen("Attention: A Client has enter...\n")+1, 0);  
49.   
50.     printf("我们可以聊五句话");  
51.     int n = 5;  
52.     do{  
53.         printf("\n还剩%d次：", n);  
54.         char talk[100];  
55.         printf("\nPlease enter what you want to say next(\"quit\"to exit):");  
56.         gets(talk);  
57.         send(sockClient, talk, strlen(talk)+1, 0);          // 发送信息  
58.   
59.         char recvBuf[100];  
60.         recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);  
61.         printf("%s Says: %s\n", "Server", recvBuf);     // 接收信息  
62.     }while(--n);  
63.   
64.     printf("End linking...\n");  
65.     closesocket(sockClient);  
66.     WSACleanup();   // 终止对套接字库的使用  
67.   
68.     printf("\n");  
69.     system("pause");  
70.     return 0;  
71. }  

无法解析的外部符号 __imp__recv@16

方法一：在头文件添加#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")。

方法二:在项目->属性->配置属性->连接器->输入->附加依赖项”里添加“ws2_32.lib”