WinSock相关

WinSock相关

Socket（套接字）

◆先看定义：
typedef unsigned int u_int;
typedef u_int SOCKET;◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。

◆Socket有五种不同的类型：

1、流式套接字(stream socket)
定义：

#define SOCK_STREAM 1 流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。

2、 数据报套接字(datagram socket)

定义：

#define SOCK_DGRAM 2 数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。

3、原始套接字(raw-protocol interface)

定义：

#define SOCK_RAW 3 原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。
其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。

◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)：

头文件：Winsock2.h

库文件：WS2_32.LIB

动态库：W32_32.DLL

一些重要的定义

1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。

typedef unsigned char u_char;
typedef unsigned short u_short;
typedef unsigned int u_int;
typedef unsigned long u_long;2、 网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么，
请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地
址，当然也提供一些转换函数。

◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合：

struct in_addr {
union {
struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
u_long S_addr;
} S_un;
#define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */
//下面几行省略,反正没什么用处。
};其实完全不用这么麻烦，请看下面:

◆ 新的网络地址结构的定义：
非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义：

#define INADDR_LOOPBACK 0x7f0000013、 套接字地址结构

(1)、sockaddr结构：

struct sockaddr {
u_short sa_family; /* address family */
char sa_data[14]; /* up to 14 bytes of direct address */
};sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变化，因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。

(2)、sockaddr_in结构

struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。

◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数：

unsigned long inet_addr(const char FAR * cp )用法：

unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84")◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。

#define INADDR_ANY (u_long)0x000000004、 主机地址：

先看定义：

struct hostent {
char FAR * h_name; /* official name of host */
char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */
short h_addrtype; /* host address type */
short h_length; /* length of address */
char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */
#define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */
};
h_name为主机名字。
h_aliases为主机别名列表。
h_addrtype为地址类型。
h_length为地址类型。
h_addr_list为IP地址，如果该主机有多个网卡，就包括地址的列表。另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。

5、 常见TCP/IP协议的定义：

#define IPPROTO_IP 0
#define IPPROTO_ICMP 1
#define IPPROTO_IGMP 2
#define IPPROTO_TCP 6
#define IPPROTO_UDP 17
#define IPPROTO_RAW 255 具体是什么协议，大家一看就知道了。

套接字的属性

为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。

1、 属性内容：

//允许调试输出
#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */
//是否监听模式
#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */
//套接字与其他套接字的地址绑定
#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */
//保持连接
#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */
//不要路由出去
#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */
//设置为广播
#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */
//使用环回不通过硬件
#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */
//当前拖延值
#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */
//是否加入带外数据
#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */
//禁用LINGER选项
#define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER)
//发送缓冲区长度
#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */
//接收缓冲区长度
#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */
//发送超时时间
#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */
//接收超时时间
#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */
//错误状态
#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */
//套接字类型
#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */2、 读取socket属性：

int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen)s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。

optname为读取选项的名称
optval为存放选项值的缓冲区指针。
optlen为缓冲区的长度用法：

int ttl=0; //读取TTL值
int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));
//来自MS platform SDK 20033、 设置socket属性：

int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen)s为欲设置属性的套接字。
level为套接字选项的级别，用法同上。
optname为设置选项的名称
optval为存放选项值的缓冲区指针。
optlen为缓冲区的长度

用法：

int ttl=32; //设置TTL值
int rc = setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl)); 套接字的使用步骤

1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的
资源。（服务器端和客户端）

int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData )

wVersionRequested为打算加载Winsock的版本，一般如下设置：
wVersionRequested=MAKEWORD(2,0)
或者直接赋值：wVersionRequested=2

LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,定义如下：
typedef struct WSAData {
WORD wVersion;
WORD wHighVersion;
char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
unsigned short iMaxSockets;
unsigned short iMaxUdpDg;
char FAR * lpVendorInfo;
} WSADATA, FAR * LPWSADATA;如果加载成功后数据为：

wVersion＝2表示加载版本为2.0。
wHighVersion＝514表示当前系统支持socket最高版本为2.2。
szDescription="WinSock 2.0"
szSystemStatus="Running"表示正在运行。
iMaxSockets＝0表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。
iMaxUdpDg＝0表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。
lpVendorInfo没有使用，为厂商指定信息预留。该函数使用方法：

WORD wVersion=MAKEWORD(2,0);
WSADATA wsData;
int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData);
if(nResult !=0)
{
//错误处理
}2、创建套接字：（服务器端和客户端）

SOCKET socket( int af, int type, int protocol );
af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。
type为套接字类型，前面已经介绍了。
protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。用法：

SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);
if(sock==INVALID_SOCKET)
{
//错误处理
}3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端）

int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )
s为已经创建的套接字。
name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in
结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。
namelen为地址结构的长度。
用法：

sockaddr_in addr;
addr. sin_family=AF_INET;
addr. sin_port= htons(0); //保证字节顺序
addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84")
int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}4、 套接字的监听：（服务器端）

int listen(SOCKET s, int backlog )s为一个已绑定但未联接的套接字。
backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可
以提供多个连接。
用法：

int nResult=listen(s,5) //最多5个连接
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}5、套接字等待连接:：（服务器端）

SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen )s为处于监听模式的套接字。
sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。
addrlen为网络地址的长度。

用法：

sockaddr_in addr;
SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(s==INVALID_SOCKET)
{
//错误处理
}6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端）

int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )s为欲连结的已创建的套接字。
name为欲连结的socket地址。
namelen为socket地址的结构的长度。

用法：

sockaddr_in addr;
addr. sin_family=AF_INET;
addr. sin_port=htons(0); //保证字节顺序
addr. sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY) //保证字节顺序
int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}7、套接字发送数据：（服务器端和客户端）

int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags )s为服务器端监听的套接字。
buf为欲发送数据缓冲区的指针。
len为发送数据缓冲区的长度。
flags为数据发送标记。
返回值为发送数据的字符数。

◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样：

flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。

#define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */
#define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */
#define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */
MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。
MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。
MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。

用法：

char buf[]="xiaojin";
int nResult=send(s,buf,strlen(buf));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}8、 套接字的数据接收：（客户端）

int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags )s为准备接收数据的套接字。
buf为准备接收数据的缓冲区。
len为准备接收数据缓冲区的大小。
flags为数据接收标记。
返回值为接收的数据的字符数。

用法：

char mess[1000];
int nResult =recv(s,mess,1000,0);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端）

int shutdown(SOCKET s, int how)s为欲中断连接的套接字。
How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。

#define SD_RECEIVE 0x00
#define SD_SEND 0x01
#define SD_BOTH 0x02用法：

int nResult= shutdown(s,SD_BOTH);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}10、 关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端）

int closesocket( SOCKET s )s为欲关闭的套接字。

用法：

int nResult=closesocket(s);
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}


与socket有关的一些函数介绍

1、读取当前错误值：每次发生错误时，如果要对具体问题进行处理，那么就应该调用这个函数取得错误代码。
int WSAGetLastError(void );
#define h_errno WSAGetLastError()
错误值请自己阅读Winsock2.h。

2、将主机的unsigned long值转换为网络字节顺序(32位)：为什么要这样做呢？因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。

u_long htonl(u_long hostlong);
举例：htonl(0)=0
htonl(80)= 1342177280
3、将unsigned long数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。
u_long ntohl(u_long netlong);
举例：ntohl(0)=0
ntohl(1342177280)= 80
4、将主机的unsigned short值转换为网络字节顺序(16位)：原因同2：
u_short htons(u_short hostshort);
举例：htonl(0)=0
htonl(80)= 20480
5、将unsigned short数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。
u_short ntohs(u_short netshort);
举例：ntohs(0)=0
ntohsl(20480)= 80
6、将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址，这个结构的定义见笔记(一)，实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。
unsigned long inet_addr( const char FAR * cp );
举例：inet_addr("192.1.8.84")=1409810880
inet_addr("127.0.0.1")= 16777343
如果发生错误，函数返回INADDR_NONE值。

7、将网络地址转换位用点分割的IP地址，是上面函数的逆函数。
char FAR * inet_ntoa( struct in_addr in );
举例：char * ipaddr=NULL;
char addr[20];
in_addr inaddr;
inaddr. s_addr=16777343;
ipaddr= inet_ntoa(inaddr);
strcpy(addr,ipaddr); 这样addr的值就变为127.0.0.1。
注意意不要修改返回值或者进行释放动作。如果函数失败就会返回NULL值。

8、获取套接字的本地地址结构：
int getsockname(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen );
s为套接字
name为函数调用后获得的地址值
namelen为缓冲区的大小。
9、获取与套接字相连的端地址结构：

int getpeername(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen );
s为套接字
name为函数调用后获得的端地址值
namelen为缓冲区的大小。
10、获取计算机名：

int gethostname( char FAR * name, int namelen );
name是存放计算机名的缓冲区
namelen是缓冲区的大小
用法：
char szName[255];
memset(szName,0,255);
if(gethostname(szName,255)==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}
返回值为：szNmae="xiaojin"
11、根据计算机名获取主机地址：
struct hostent FAR * gethostbyname( const char FAR * name );

name为计算机名。
用法：
hostent * host;
char* ip;
host= gethostbyname("xiaojin");
if(host->h_addr_list[0])
{
struct in_addr addr;
memmove(&addr, host->h_addr_list[0]，4);
//获得标准IP地址
ip=inet_ ntoa (addr);
}

返回值为：hostent->h_name="xiaojin"
hostent->h_addrtype=2 //AF_INET
hostent->length=4
ip="127.0.0.1"
Winsock 的I/O操作：

1、 两种I/O模式
阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。
非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。
为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种：

2、select模型：

　　通过调用select函数可以确定一个或多个套接字的状态，判断套接字上是否有数据，或
者能否向一个套接字写入数据。
int select( int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds,
fd_set FAR *exceptfds, const struct timeval FAR * timeout );
◆先来看看涉及到的结构的定义：
a、 d_set结构：

#define FD_SETSIZE 64?
typedef struct fd_set {
u_int fd_count; /* how many are SET? */
SOCKET fd_array[FD_SETSIZE]; /* an array of SOCKETs */
} fd_set; fd_count为已设定socket的数量
fd_array为socket列表，FD_SETSIZE为最大socket数量，建议不小于64。这是微软建
议的。

B、timeval结构：
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* and microseconds */
};
tv_sec为时间的秒值。
tv_usec为时间的毫秒值。
这个结构主要是设置select()函数的等待值，如果将该结构设置为(0,0)，则select()函数
会立即返回。

◆再来看看select函数各参数的作用：
nfds：没有任何用处，主要用来进行系统兼容用，一般设置为0。

readfds：等待可读性检查的套接字组。

writefds；等待可写性检查的套接字组。

exceptfds：等待错误检查的套接字组。

timeout：超时时间。

函数失败的返回值：调用失败返回SOCKET_ERROR,超时返回0。
readfds、writefds、exceptfds三个变量至少有一个不为空，同时这个不为空的套接字组
种至少有一个socket，道理很简单，否则要select干什么呢。 举例：测试一个套接字是否可读：
fd_set fdread;
//FD_ZERO定义
// #define FD_ZERO(set) (((fd_set FAR *)(set))->fd_count=0)
FD_ZERO(&fdread);
FD_SET(s,&fdread)； //加入套接字，详细定义请看winsock2.h
if(select(0,%fdread,NULL,NULL,NULL)>0
{
//成功
if(FD_ISSET(s,&fread) //是否存在fread中，详细定义请看winsock2.h
{
//是可读的
}
}◆I/O操作函数：主要用于获取与套接字相关的操作参数。

int ioctlsocket(SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argp ); s为I/O操作的套接字。
cmd为对套接字的操作命令。
argp为命令所带参数的指针。

常见的命令：
//确定套接字自动读入的数据量
#define FIONREAD _IOR(''''f'''', 127, u_long) /* get # bytes to read */
//允许或禁止套接字的非阻塞模式，允许为非0，禁止为0
#define FIONBIO _IOW(''''f'''', 126, u_long) /* set/clear non-blocking i/o */
//确定是否所有带外数据都已被读入
#define SIOCATMARK _IOR(''''s'''', 7, u_long) /* at oob mark? */
3、WSAAsynSelect模型：
WSAAsynSelect模型也是一个常用的异步I/O模型。应用程序可以在一个套接字上接收以
WINDOWS消息为基础的网络事件通知。该模型的实现方法是通过调用WSAAsynSelect函
数 自动将套接字设置为非阻塞模式，并向WINDOWS注册一个或多个网络时间，并提供一
个通知时使用的窗口句柄。当注册的事件发生时，对应的窗口将收到一个基于消息的通知。

int WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd, u_int wMsg, long lEvent); s为需要事件通知的套接字
hWnd为接收消息的窗口句柄
wMsg为要接收的消息
lEvent为掩码，指定应用程序感兴趣的网络事件组合，主要如下：
#define FD_READ_BIT 0
#define FD_READ (1 << FD_READ_BIT)
#define FD_WRITE_BIT 1
#define FD_WRITE (1 << FD_WRITE_BIT)
#define FD_OOB_BIT 2
#define FD_OOB (1 << FD_OOB_BIT)
#define FD_ACCEPT_BIT 3
#define FD_ACCEPT (1 << FD_ACCEPT_BIT)
#define FD_CONNECT_BIT 4
#define FD_CONNECT (1 << FD_CONNECT_BIT)
#define FD_CLOSE_BIT 5
#define FD_CLOSE (1 << FD_CLOSE_BIT)
用法：要接收读写通知：
int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE)；
if(nResult==SOCKET_ERROR)
{
//错误处理
}
取消通知：

int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,0，0)；
当应用程序窗口hWnd收到消息时，wMsg.wParam参数标识了套接字，lParam的低字标明
了网络事件，高字则包含错误代码。

4、WSAEventSelect模型
WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型，但最主要的区别是网络事件发生时会被发
送到一个事件对象句柄，而不是发送到一个窗口。

使用步骤如下：
a、 创建事件对象来接收网络事件：

#define WSAEVENT HANDLE
#define LPWSAEVENT LPHANDLE
WSAEVENT WSACreateEvent( void );
该函数的返回值为一个事件对象句柄，它具有两种工作状态：已传信(signaled)和未传信
(nonsignaled)以及两种工作模式：人工重设(manual reset)和自动重设(auto reset)。默认未
未传信的工作状态和人工重设模式。

b、将事件对象与套接字关联，同时注册事件，使事件对象的工作状态从未传信转变未
已传信。

int WSAEventSelect( SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents ); s为套接字
hEventObject为刚才创建的事件对象句柄
lNetworkEvents为掩码，定义如上面所述

c、I/O处理后，设置事件对象为未传信
BOOL WSAResetEvent( WSAEVENT hEvent );Hevent为事件对象

成功返回TRUE，失败返回FALSE。

d、等待网络事件来触发事件句柄的工作状态：

DWORD WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents,
const WSAEVENT FAR * lphEvents, BOOL fWaitAll,
DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable );lpEvent为事件句柄数组的指针
cEvent为为事件句柄的数目，其最大值为WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS
fWaitAll指定等待类型：TRUE：当lphEvent数组重所有事件对象同时有信号时返回；
FALSE：任一事件有信号就返回。
dwTimeout为等待超时（毫秒）
fAlertable为指定函数返回时是否执行完成例程

对事件数组中的事件进行引用时，应该用WSAWaitForMultipleEvents的返回值，减去
预声明值WSA_WAIT_EVENT_0，得到具体的引用值。例如：

nIndex=WSAWaitForMultipleEvents(…);
MyEvent=EventArray[Index- WSA_WAIT_EVENT_0];e、判断网络事件类型：

int WSAEnumNetworkEvents( SOCKET s,
WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents );s为套接字
hEventObject为需要重设的事件对象
lpNetworkEvents为记录网络事件和错误代码，其结构定义如下：

typedef struct _WSANETWORKEVENTS {
long lNetworkEvents;
int iErrorCode[FD_MAX_EVENTS];
} WSANETWORKEVENTS, FAR * LPWSANETWORKEVENTS;f、关闭事件对象句柄：

BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent);调用成功返回TRUE，否则返回FALSE。