Socket編程學習之道:揭開Socket編程的面紗

TCP/IPUDPSocket編程這些詞你不會很陌生吧?隨着網絡技術的發展,這些詞充斥着我們的耳朵。那麼我想問:

1.         什麼是TCP/IPUDP
2.         Socket在哪裏呢?
3.         Socket是什麼呢?
4.         你會使用它們嗎?

什麼是TCP/IPUDP

         TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol)即傳輸控制協議/網間協議,是一個工業標準的協議集,它是爲廣域網(WANs)設計的。
         UDPUser Data Protocol,用戶數據報協議)是與TCP相對應的協議。它是屬於TCP/IP協議族中的一種。
        這裏有一張圖,表明了這些協議的關係。

                                                                                

                                                                        圖1

       TCP/IP協議族包括運輸層、網絡層、鏈路層。現在你知道TCP/IPUDP的關係了吧。
Socket在哪裏呢?
       
在圖1中,我們沒有看到Socket的影子,那麼它到底在哪裏呢?還是用圖來說話,一目瞭然。



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       原來Socket在這裏。
Socket是什麼呢?
       Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層,它是一組接口。在設計模式中,Socket其實就是一個門面模式,它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面,對用戶來說,一組簡單的接口就是全部,讓Socket去組織數據,以符合指定的協議。
你會使用它們嗎?
       
前人已經給我們做了好多的事了,網絡間的通信也就簡單了許多,但畢竟還是有挺多工作要做的。以前聽到Socket編程,覺得它是比較高深的編程知識,但是隻要弄清Socket編程的工作原理,神祕的面紗也就揭開了。
       一個生活中的場景。你要打電話給一個朋友,先撥號,朋友聽到電話鈴聲後提起電話,這時你和你的朋友就建立起了連接,就可以講話了。等交流結束,掛斷電話結束此次交談。    生活中的場景就解釋了這工作原理,也許TCP/IP協議族就是誕生於生活中,這也不一定。

      

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       先從服務器端說起。服務器端先初始化Socket,然後與端口綁定(bind),對端口進行監聽(listen),調用accept阻塞,等待客戶端連接。在這時如果有個客戶端初始化一個Socket,然後連接服務器(connect),如果連接成功,這時客戶端與服務器端的連接就建立了。客戶端發送數據請求,服務器端接收請求並處理請求,然後把迴應數據發送給客戶端,客戶端讀取數據,最後關閉連接,一次交互結束。
       在這裏我就舉個簡單的例子,我們走的是TCP協議這條路(見圖2)。例子用MFC編寫,運行的界面如下:



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       在客戶端輸入服務器端的IP地址和發送的數據,然後按發送按鈕,服務器端接收到數據,然後迴應客戶端。客戶端讀取回應的數據,顯示在界面上。
       下面是接收數據和發送數據的函數:

int    Receive(SOCKET fd,char *szText,int len)

{
       int cnt;
       int rc;
       cnt=len;

       while(cnt>0)
       {
              rc=recv(fd,szText,cnt,0);
              if(rc==SOCKET_ERROR)
              {
                     return -1;
             }

             if(rc==0)

                     return len-cnt;

              szText+=rc;

              cnt-=rc;

       }

       return len;

}

int Send(SOCKET fd,char *szText,int len)
{

       int cnt;

       int rc;

       cnt=len;

       while(cnt>0)

       {

              rc=send(fd,szText,cnt,0);

              if(rc==SOCKET_ERROR)

              {

                     return -1;

              }

              if(rc==0)

                     return len-cnt;

              szText+=rc;

              cnt-=rc;

       }

       return len;

}

服務器端:

       在服務器端,主要是啓動Socket和監聽線程。

#define DEFAULT_PORT      2000

void CServerDlg::OnStart()

{

       sockaddr_in local;

       DWORD dwThreadID = 0;

      

       local.sin_family=AF_INET;

       //設置的端口爲DEFAULT_PORT

       local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);

       //IP地址設置成INADDR_ANY,讓系統自動獲取本機的IP地址。

       local.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;

 

       //初始化Socket

       m_Listening = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

       if(m_Listening == INVALID_SOCKET)

       {

              return ;

       }

       //將本地地址綁定到所創建的套接字上

       if(bind(m_Listening,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )

       {

              closesocket(m_Listening);

              return ;

       }

       //創建監聽線程,這樣也能響應界面上操作。

       m_hListenThread = ::CreateThread(NULL,0,ListenThread,this,0,&dwThreadID);

       m_StartBtn.EnableWindow(FALSE);

       m_StopBtn.EnableWindow(TRUE);

}

監聽線程函數:
DWORD WINAPI CServerDlg::ListenThread(LPVOID lpparam)
{

       CServerDlg* pDlg = (CServerDlg*)lpparam;

       if(pDlg == NULL)

              return 0;

 

       SOCKET  Listening = pDlg->m_Listening;

       //開始監聽是否有客戶端連接。

       if(listen(Listening,40) == SOCKET_ERROR)

       {

              return 0;

       }

       char szBuf[MAX_PATH];

       //初始化

       memset(szBuf,0,MAX_PATH);

       while(1)

       {

              SOCKET ConnectSocket;

              sockaddr_in    ClientAddr;

              int                  nLen = sizeof(sockaddr);

              //阻塞直到有客戶端連接,不然多浪費CPU資源。

              ConnectSocket = accept(Listening,(sockaddr*)&ClientAddr,&nLen);

              //都到客戶端的IP地址。

              char *pAddrname = inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr);

              pDlg->Receive(ConnectSocket,szBuf,100);

              //界面上顯示請求數據。

              pDlg->SetRequestText(szBuf);

              strcat(szBuf," :我是老貓,收到(");

              strcat(szBuf,pAddrname);

              strcat(szBuf,"");

              //向客戶端發送迴應數據

              pDlg->Send(ConnectSocket,szBuf,100);

       }

       return 0;

}

       服務器端一直在監聽是否有客戶端連接,如有連接,處理客戶端的請求,給出迴應,然後繼續監聽。

客戶端:

       客戶端的發送函數:

#define DEFAULT_PORT      2000

void CClientDlg::OnSend()

{

       DWORD dwIP = 0;      

       TCHAR szText[MAX_PATH];

       memset(szText,0,MAX_PATH);

       m_IP.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

       //把字符串形式的IP地址轉成IN_ADDR結構需要的形式。

       dwIP = inet_addr(szText);

       m_RequestEdit.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

 

       sockaddr_in local;

       SOCKET socketTmp;

       //必須是AF_INET,表示該socketInternet域中進行通信

       local.sin_family=AF_INET;

       //端口號

       local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);

       //服務器的IP地址。

       local.sin_addr.S_un.S_addr=dwIP;

      

       ////初始化Socket

       socketTmp=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

       //連接服務器

       if(connect(socketTmp,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) < 0)

       {

              closesocket(socketTmp);

              MessageBox("連接服務器失敗。");

              return ;

       }

       //發送請求,爲簡單隻發100字節,在服務器端也規定100字節。

       Send(socketTmp,szText,100);

       //讀取服務器端返回的數據。

       memset(szText,0,MAX_PATH);

       //接收服務器端的迴應。

       Receive(socketTmp,szText,100);

 

       TCHAR szMessage[MAX_PATH];

       memset(szMessage,0,MAX_PATH);

       strcat(szMessage,szText);

       //界面上顯示迴應數據。

       m_ReplyBtn.SetWindowText(szMessage);

       closesocket(socketTmp);

}

       客戶端就一個函數完成了一次通信。在這裏IP地址爲何用127.0.0.1呢?使用這個IP地址,服務器端和客戶端就能運行在同一臺機器上,這樣調試方便多了。當然你可以在你朋友的機器上運行Server程序(本人在局域網中測試過),在自己的機器上運行Client程序,當然輸入的IP地址就該是你朋友機器的IP地址了。
       簡單的理論和實踐都說了,現在Socket編程不神祕了吧?希望對你有些幫助。                    

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