vc 網絡編程（socket）TCP/UDP 介紹

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編程，並提供一個服務器客戶端具體的實例。希望對您有所幫助

一、原理部分

   在網絡編程中最常用的方案便是Client/Server (客戶機/服務器)模型。在這種方案中客戶應用程序向服務器程序請求服務。一個服務程序通常在一個衆所周知的地址監聽對服務的請求，也就是說，服務進程一 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接請求。在這個時刻，服務程序被"驚醒"並且爲客戶提供服務－對客戶的請求作出適當的反應。

　 　爲了方便這種Client/Server模型的網絡編程，90年代初，由Microsoft聯合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網絡編 程接口，即Windows Sockets規範，它不是一種網絡協議,而是一套開放的、支持多種協議的Windows下的網絡編程接口。現在的Winsock已經基本上實現了與協議 無關，你可以使用Winsock來調用多種協議的功能，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信端口，可以通過這個端 口與任何一個具有Socket接口的計算機通信。應用程序在網絡上傳輸，接收的信息都通過這個Socket接口來實現。

　　微軟爲 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絡程序，但是爲了更好的瞭解Winsock API編程技術，我們這裏探討怎樣使用底層的API函數實現簡單的 Winsock 網絡應用程式設計，分別說明如何在Server端和Client端操作Socket，實現基於TCP/IP的數據傳送，最後給出相關的源代碼。

　　在VC中進行WINSOCK的API編程開發的時候，需要在項目中使用下面的三個文件，否則會出現編譯錯誤。

　　1．WINSOCK.H: 這是WINSOCK API的頭文件，需要包含在項目中。

　　2．WSOCK32.LIB: WINSOCK API連接庫文件。在使用中，一定要把它作爲項目的非缺省的連接庫包含到項目文件中去。 

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

　　服務器端操作 socket（套接字）

　　1．在初始化階段調用WSAStartup()

　 　此函數在應用程序中初始化Windows Sockets DLL ，只有此函數調用成功後，應用程序纔可以再調用其他Windows Sockets DLL中的API函數。在程式中調用該函數的形式如下：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的動態連接庫後，需要在 服務器端建立一個監聽的Socket，爲此可以調用Socket()函數用來建立這個監聽的Socket，並定義此Socket所使用的通信協議。此函數 調用成功返回Socket對象，失敗則返回INVALID_SOCKET(調用WSAGetLastError()可得知原因，所有WinSocket 的API函數都可以使用這個函數來獲取失敗的原因)。

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

　　參數: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET)；

　　　　　type：Socket 的類型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)；

　　　　　protocol：通訊協定(如果使用者不指定則設爲0)；

　　如果要建立的是遵從TCP/IP協議的socket，第二個參數type應爲SOCK_STREAM，如爲UDP（數據報）的socket，應爲SOCK_DGRAM。

　　3、綁定端口

　　接下來要爲服務器端定義的這個監聽的Socket指定一個地址及端口（Port），這樣客戶端才知道待會要連接哪一個地址的哪個端口，爲此我們要調用bind()函數，該函數調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

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

　　參 數： s：Socket對象名；

　　　　　　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端口的值，那麼可以設定地址爲INADDR_ANY，及Port爲0，Windows Sockets 會自動將其設定適當之地址及Port (1024 到 5000之間的值)。此後可以調用getsockname()函數來獲知其被設定的值。

　　4、監聽

　 　當服務器端的Socket對象綁定完成之後,服務器端必須建立一個監聽的隊列來接收客戶端的連接請求。listen()函數使服務器端的Socket 進入監聽狀態，並設定可以建立的最大連接數(目前最大值限制爲 5, 最小值爲1)。該函數調用成功返回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：最大連接個數；

　 　服務器端的Socket調用完listen（）後，如果此時客戶端調用connect（）函數提出連接申請的話，Server 端必須再調用accept() 函數，這樣服務器端和客戶端纔算正式完成通信程序的連接動作。爲了知道什麼時候客戶端提出連接要求，從而服務器端的Socket在恰當的時候調用 accept()函數完成連接的建立，我們就要使用WSAAsyncSelect（）函數，讓系統主動來通知我們有客戶端提出連接請求了。該函數調用成功 返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

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

　　參數： s：Socket 對象；　
　　　　　hWnd ：接收消息的窗口句柄；

　　　　　wMsg：傳給窗口的消息；

　 　　　 lEvent：被註冊的網絡事件，也即是應用程序向窗口發送消息的網路事件，該值爲下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、 FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的組合，各個值的具體含意爲FD_READ：希望在套接字S收到數據時收到消 息；FD_WRITE：希望在套接字S上可以發送數據時收到消息；FD_ACCEPT：希望在套接字S上收到連接請求時收到消息；FD_CONNECT： 希望在套接字S上連接成功時收到消息；FD_CLOSE：希望在套接字S上連接關閉時收到消息；FD_OOB：希望在套接字S上收到帶外數據時收到消息。 具體應用時，wMsg應是在應用程序中定義的消息名稱，而消息結構中的lParam則爲以上各種網絡事件名稱。所以，可以在窗口處理自定義消息函數中使用 以下結構來響應Socket的不同事件：

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


　　5、服務器端接受客戶端的連接請求

　 　當Client提出連接請求時，Server 端hwnd視窗會收到Winsock Stack送來我們自定義的一個消息，這時，我們可以分析lParam，然後調用相關的函數來處理此事件。爲了使服務器端接受客戶端的連接請求，就要使用 accept() 函數，該函數新建一Socket與客戶端的Socket相通，原先監聽之Socket繼續進入監聽狀態，等待他人的連接要求。該函數調用成功返回一個新產 生的Socket對象，否則返回INVALID_SOCKET。

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

　　參數：s：Socket的識別碼；

　　　　　addr：存放來連接的客戶端的地址；

　　　　　addrlen：addr的長度

　　6、結束 socket 連接

　 　結束服務器和客戶端的通信連接是很簡單的，這一過程可以由服務器或客戶機的任一端啓動，只要調用closesocket()就可以了，而要關閉 Server端監聽狀態的socket，同樣也是利用此函數。另外，與程序啓動時調用WSAStartup()憨數相對應，程式結束前，需要調用 WSACleanup() 來通知Winsock Dll釋放Socket所佔用的資源。這兩個函數都是調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );

　　參數：s：Socket 的識別碼；

　　int PASCAL FAR WSACleanup( void );

　　參數： 無

TCP與UDP在socket編程中的區別

一、TCP與UDP的區別基於連接與無連接

對系統資源的要求（TCP較多，UDP少）
UDP程序結構較簡單
流模式與數據報模式
TCP保證數據正確性，UDP可能丟包
TCP保證數據順序，UDP不保證
部分滿足以下幾點要求時，應該採用UDP 面向數據報方式網絡數據大多爲短消息
擁有大量Client
對數據安全性無特殊要求
網絡負擔非常重，但對響應速度要求高
具體編程時的區別 socket()的參數不同
UDP Server不需要調用listen和accept
UDP收發數據用sendto/recvfrom函數
TCP：地址信息在connect/accept時確定
UDP：在sendto/recvfrom函數中每次均需指定地址信息
UDP：shutdown函數無效
二、man----socket
  通過查看socket的man手冊可以看到socket函數的第一個參數的值可以爲下面這些值：  
  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、編程區別

通常我們在說到網絡編程時默認是指TCP編程，即用前面提到的socket函數創建一個socket用於TCP通訊，函數參數我們通常填爲SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)，這表示建立一個socket用於流式網絡通訊。 SOCK_STREAM這種的特點是面向連接的，即每次收發數據之前必須通過connect建

立連接，也是雙向的，即任何一方都可以收發數據，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協議的網絡通訊，它是無連接的，不可靠的，因爲通訊雙方發送數據後不知道對方是否已經收到數據，是否正常收到數據。任何一方建立一個socket以後就可以用sendto發送數據，也可以用recvfrom接收數據。根本不關心對方是否存在，是否發送了數據。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編程步驟也有些不同，如下：

TCP編程的服務器端一般步驟是：
  1、創建一個socket，用函數socket()；  
  2、設置socket屬性，用函數setsockopt(); * 可選  
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();  
  4、開啓監聽，用函數listen()；  
  5、接收客戶端上來的連接，用函數accept()； 
  6、收發數據，用函數send()和recv()，或者read()和write();  
  7、關閉網絡連接；  
  8、關閉監聽；  
TCP編程的客戶端一般步驟是：
  1、創建一個socket，用函數socket()；    2、設置socket屬性，用函數setsockopt();* 可選  
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();* 可選  
  4、設置要連接的對方的IP地址和端口等屬性；  
  5、連接服務器，用函數connect()；  
  6、收發數據，用函數send()和recv()，或者read()和write();  
  7、關閉網絡連接；  
與之對應的UDP編程步驟要簡單許多，分別如下：

UDP編程的服務器端一般步驟是：
  1、創建一個socket，用函數socket()；  
  2、設置socket屬性，用函數setsockopt();* 可選  
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();  
  4、循環接收數據，用函數recvfrom();  
  5、關閉網絡連接；  
UDP編程的客戶端一般步驟是：
  1、創建一個socket，用函數socket()；  
  2、設置socket屬性，用函數setsockopt();* 可選  
  3、綁定IP地址、端口等信息到socket上，用函數bind();* 可選  
  4、設置對方的IP地址和端口等屬性;  
  5、發送數據，用函數sendto();  
  6、關閉網絡連接；  

TCP服務器端：

#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));// 綁定端口

 	listen(sockSrv,5);

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

}

TCP客戶端代碼

#include <stdio.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
void main()
{
    WORD wVersionRequested;
    WSADATA wsaData;//WSAata用來存儲系統傳回的關於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連接
    //初始化連接與端口號
    SOCKADDR_IN addrSrv;
    addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");//本機地址，服務器在本機開啓
    addrSrv.sin_family=AF_INET;
    addrSrv.sin_port=htons(6000);// 設置端口號
    connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));//連接服務器
    char recvBuf[50];
    recv(sockClient,recvBuf,50,0);//接受數據
    printf("%s\n",recvBuf);
    send(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0);//發送數據
    closesocket(sockClient);//關閉連接
    WSACleanup();
}

UDP的服務器端:

#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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