Winsock解析

1、基本知识

 一、Winsock，一种标准API，一种网络编程接口，用于两个或多个应用程序（或进程）之间经过网络进行数据通讯。具备两个版本：

Winsock 1:

Windows CE平台支持。

头文件：WinSock.h

库：wsock32.lib

 Winsock 2:

部分平台如Windows CE貌似不支持。经过前缀WSA能够区别于Winsock 1版本。个别函数如WSAStartup、WSACleanup、WSARecvEx、WSAGetLastError都属于Winsock 1.1规范的函数；

头文件：WinSock2.h

库：ws2_32.lib

 mswsock.h用于编程扩展，使用时必须连接mswsock.dll。

 

二、网络协议：

IP (Internet Protocol)  网际协议，无链接协议；

TCP (Transmission Control Protocol)  传输控制协议；

UDP (User Datagram Protocol)  用户数据协议；

FTP (File Transfer Protocol)  文件传输协议；

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)  超文本传输协议；

 

三、字节存储顺序：

big_endian:大端存储，存储顺序从高位到低位，地址指向最高有效字节。在网络中将IP和端口指定为多字节时使用大端存储，也称为网络字节顺序(network_byte)。貌似MAC OS使用的是大端存储方式；

 

little_endian:小端存储，存储顺序从低位到高位，地址指向最低有效字节。本地主机存储IP和端口制定的多字节时使用，也称为主机字节顺序(host_byte)。大多数系统都是小端存储；

 

用下面的方式能够检测是否为大端存储：

bool IsBig_endian() 

{ 

    unsigned short test = 0x1122; 

    if ( *( (unsigned char*)&test ) == 0x11 ) //force unsigned short pointer to ussigned char pointer

    { 

        return true; 

    }  

    else 

    { 

        return false; 

    } 

} 

 

此外有不少函数能够用来进行 主机字节和网络字节之间的转换，如:

u_long htonl( u_long hostlong );

int WSAHtonl( SOCKET s, u_long hostlong, u_long FAR *lpnetlong );

而有时网络IP是点分法表示的，如:192.168.0.1，使用函数unsigned long inet_addr( const char FAR *cp ); 能够将点分法的IP字符串做为一个网络字节顺序的32位u_long返回。

2、快速了解

 

一、Winsock初始化：

首先确保包含对应版本的头文件，而后保证连接对应的库文件（能够在代码中使用#pragma comment(lib, "WS2_32")，或在编译器项目属性中连接器->输入->附加依赖项中添加ws2_32.lib）；

 经过调用WSAStartup函数来实现加载Winsock库：

print?

int 

WSAAPI 

WSAStartup( 

    IN WORD wVersionRequested, 

    OUT LPWSADATA lpWSAData 

    ); 

其中参数wVersionRequested用来指定加载Winsock库的版本，高位字节为次版本，低位字节为主版本，使用宏MAKEWORD(x,y)来生成一个WORD；

参数lpWSAData是指向WASDATA结构指针，加载的版本库信息将会填充这个结构，详细内容自查。

在使用Winsock后须要释放资源，并取消应用程序挂起的Winsock操做。使用int WASCleanup();

 

 

二、错误处理：

若是已经加载了Winsock库，则调用Winsock函数出错后，一般会返回SOCKET_ERROR，而经过使用函数int WSAGetLastError() 能够得到具体信息值，例如：

 

if ( SOCKET_ERROR == WSACleanup() ) 

{ 

    cout << "WSACleanup error " << WSAGetLastError() << endl; 

    return 0; 

} 

根据获取错误信息值，能够知道错误缘由，并进行相应的处理。

 

 

三、寻址：

想要进行通讯就须要知道彼此的地址，通常来讲这个地址由IP和端口号来决定。在Winsock中使用SOCKADDR_IN结构来指定地址信息：

struct sockaddr_in { 

        short   sin_family; 

        u_short sin_port; 

        struct  in_addr sin_addr; 

        char    sin_zero[8]; 

}; 

sin_family字段一般设置为AF_INET，表示Winsock此时正在使用IP地址族；

sin_port用于标示TCP或UDP通讯端口，部分端口是为一些服务保留的，如FTP和HTTP使用要注意；

sin_adr字段把地址(例如是IPv4地址)做为一个4字节的量来存储起来，它是u_long类型，且是网络字节顺序的。可使用inet_addr来处理点分法表示的IP地址；

sin_zero只充当填充项，以使SOCKADDR_IN结构和SOCKADDR结构长度同样。

如下简单的使用SOCKADDR_IN来指定地址：

print?

//建立一个地址 

int serverPort      = 5150; 

 

char FAR serverIP[] = "192.168.1.102"; //本机ip，不知道就ipconfig 

 

SOCKADDR_IN serverAddr; 

serverAddr.sin_family   = AF_INET; 

serverAddr.sin_port = htons( serverPort ); 

serverAddr.sin_addr.s_addr  = inet_addr( serverIP ); 

int serverAddr_size = static_cast<int>( sizeof(serverAddr) ); 

有时做为一个链接通讯的服务端来讲，在设置监听socket的地址结构时sin_addr.s_addr的值能够是htonl( INADDR_ANY )，INADDR_ANY容许将socket绑定到系统中全部可用的接口，以便传到任意接口的链接（端口必须正确）均可以被监听socket接受。

 

 

四、socket套接字：

套接字是通讯时为传输提供的句柄，Winsock的操做都是基于套接字实现的。建立一个套接字有socket和WSASocket方法：

 

SOCKET 

WSAAPI 

socket( 

       IN int af,       //协议的地址族，使用IPv4来描述Winsock，设置为AF_INET 

       IN int type,     //套接字类型，TCP/IP设置为SOCK_STREAM，UDP/IP设置为SOCK_DGRAM 

       IN int protocol      //用于给定地址族和类型具备多重入口的传送限定，TCP设置为IPPROTO_TCP，UDP设置为IPPROTO_UDP 

       ); 

若是建立成功，函数会返回一个有效的SOCKET，不然会返回INVALID_SOCKET，能够用WSAGetLastError()函数得到错误信息。

 

 

五、链接通讯实现过程：

连结通讯是基于TCP/IP实现的，进行数据传输前，通讯双方要进行链接。

 

服务端：

初始化Winsock后，建立一个监听socket和一个要接受链接的地址结构；

使用bind将监听socket与地址结构进行关联；

 

int 

WSAAPI 

bind( 

     IN SOCKET s,               //一个用于监听的socket 

     IN const struct sockaddr FAR * name,   //指向进行绑定的地址结构 

     IN int namelen             //进行绑定的地址结构的大小 

     ); 

使用listen将bind成功的监听socket状态设置为监听状态；

 

int 

WSAAPI 

listen( 

       IN SOCKET s,     //一个用于监听的socket，已经进行bind 

       IN int backlog       //容许挂起链接的队列的最大长度，超过这个长度后，再有链接将会失败 

       ); 

 

使用accept接受经过监听socket获取的链接，成功后将返回的新的链接socket进行保存以便数据传输；

print?

SOCKET 

WSAAPI 

accept( 

       IN SOCKET s,         //处于监听模式的socket 

       OUT struct sockaddr FAR * addr,  //指向一个地址结构，用来接受链接后得到对方地址信息 

       IN OUT int FAR * addrlen     //指向一个整数，表示参数2指向地址结构的大小 

       ); 

 

 

客户端：

初始化Winsock后，建立一个监听socket和一个要链接的服务器地址结构；

使用connect将socket和服务器地址结构进行初始化链接，成功后将使用socket进行数据传输；

print?

int 

WSAAPI 

connect( 

        IN SOCKET s,            //要创建链接的socket 

        IN const struct sockaddr FAR * name,    //指向保存要创建链接信息的地址结构 

        IN int namelen          //参数2指向地址结构的大小 

        ); 

 

 

链接成功后，使用send、recv来进行数据传输；

print?

int 

WSAAPI 

send( 

     IN SOCKET s,       //进行链接的socket 

     IN const char FAR * buf,   //指向发送数据的缓冲区 

     IN int len,        //发送数据的字符数 

     IN int flags       //一个标志位，能够是0、MSG_DONTROUTE、MSG_OOB还能够是他们的或运算结果 

     );         //返回已经发送的数据长度 

 

 

int 

WSAAPI 

recv( 

     IN SOCKET s,       //进行链接的socket 

     OUT char FAR * buf,    //指向接受数据的缓冲区 

     IN int len,        //准备接受数据字节数或缓冲区的长度 

     IN int flags       //能够是0、MSG_PEEK、MSG_OOB还能够是他们的或运算结果 

     );         //返回已接受的数据长度 

 

链接结束后，使用shutdown和closesocket来断开链接和释放资源；

print?

int 

WSAAPI 

shutdown( 

         IN SOCKET s,   //要关闭的socket 

         IN int how //关闭标志：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH 

         ); 

 

 

六、无链接通讯实现过程：

无链接通讯是基于UDP/IP实现的，UDP不能确保可靠的数据传输，但能将数据发送到多个目标，或者接受多个源的数据。

初始化Winsock后，能够建立socket和用以进行通讯任意地址结构；

使用recvfrom经过socket和通讯的地址结构接受数据；

使用sendto经过socket和通讯的地址结构发送数据；

print?

int 

WSAAPI 

recvfrom( 

         IN SOCKET s, 

         OUT char FAR * buf, 

         IN int len, 

         IN int flags, 

         OUT struct sockaddr FAR * from, 

         IN OUT int FAR * fromlen 

         ); 

 

int 

WSAAPI 

sendto( 

       IN SOCKET s, 

       IN const char FAR * buf, 

       IN int len, 

       IN int flags, 

       IN const struct sockaddr FAR * to, 

       IN int tolen 

       ); 

 

一样通讯结束后，使用shutdown和closesocket来断开链接和释放资源

 

 

上述使用函数都有多个版本，并且相关的一些标志位参数能够提供设置选项，另外，返回的错误处理等也有待于详细研究；

 

 

七、select函数：

 

select()用于肯定一个或多个套接口的状态。对每个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。

print?

int 

WSAAPI 

select( 

       IN int nfds,         //指集合中全部文件描述符的范围，即全部文件描述符的最大值加1，在Windows中值无所谓。  

       IN OUT fd_set FAR * readfds, //可选指针，指向一组等待可读性检查的套接字。  

       IN OUT fd_set FAR * writefds,    //可选指针，指向一组等待可写性检查的套接字。 

       IN OUT fd_set FAR *exceptfds,    //可选指针，指向一组等待错误检查的套接字。 

       IN const struct timeval FAR * timeout    //select()最多等待时间，对阻塞操做则为NULL。 

       ); 

 

//用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口。在调用返回时，这个结构存有知足必定条件的套接口组的子集： 

 

typedef struct fd_set { 

    u_int fd_count;               //其中set元素数目 

    SOCKET  fd_array[FD_SETSIZE]; //保存set元素的数组 

} fd_set; 

 

fd_set set; 

FD_ZERO(&set);      /*将set清零使集合中不含任何fd*/ 　　 

FD_SET(fd, &set);       /*将fd加入set集合*/ 　　 

FD_CLR(fd, &set);       /*将fd从set集合中清除*/ 　　 

FD_ISSET(fd, &set);     /*测试fd是否在set集合中*/  

 

select的返回值：

select()调用返回处于就绪状态而且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；

若是超时则返回0；不然的话，返回SOCKET_ERROR错误，经过WSAGetLastError获取相应错误代码。

当返回位0时，全部描述符集清0；

当返回为-1时，不修改任何描述符集；

当返回为非0时，在3个描述符集里，依旧是1的位就是准备好的描述符。这也就是为何，每次用select后都要用FD_ISSET的缘由。

参考：http://www.2cto.com/kf/201111/111568.html