一、实现方法
在网络编程中最常用的方案便是Client/Server (客户机/服务器)模型。在这种方案中客户应用程序向服务器程序请求服务。一个服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求,也就是说,服务进程一直处于休眠状态,直到一个客户向这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻,服务程序被"惊醒"并且为客户提供服务-对客户的请求作出适当的反应。
为了方便这种Client/Server模型的网络编程,90年代初,由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套Windows下的网络编程接口,即Windows Sockets规范,它不是一种网络协议,而是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。现在的Winsock已经基本上实现了与协议无关,你可以使用Winsock来调用多种协议的功能,但较常使用的是TCP/IP协议。Socket实际在计算机中提供了一个通信端口,可以通过这个端口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。应用程序在网络上传输,接收的信息都通过这个Socket接口来实现。
微软为Visual C++定义了Winsock类如CAsyncSocket类和派生于CAsyncSocket 的CSocket类,它们简单易用,读者朋友当然可以使用这些类来实现自己的网络程序,但是为了更好的了解Winsock API编程技术,我们这里探讨怎样使用底层的API函数实现简单的 Winsock 网络应用程式设计,分别说明如何在Server端和Client端操作Socket,实现基于TCP/IP的数据传送,最后给出相关的源代码。
在VC中进行WINSOCK的API编程开发的时候,需要在项目中使用下面的三个文件,否则会出现编译错误。
1.WINSOCK.H: 这是WINSOCK API的头文件,需要包含在项目中。
2.WSOCK32.LIB: WINSOCK API连接库文件。在使用中,一定要把它作为项目的非缺省的连接库包含到项目文件中去。
3.WINSOCK.DLL: WINSOCK的动态连接库,位于WINDOWS的安装目录下。
服务器端操作 socket(套接字)
1.在初始化阶段调用WSAStartup()
此函数在应用程序中初始化Windows Sockets DLL ,只有此函数调用成功后,应用程序才可以再调用其他Windows Sockets DLL中的API函数。在程式中调用该函数的形式如下:WSAStartup((WORD)((1<<8|1),(LPWSADATA)&WSAData),其中(1<<8|1)表示我们用的是WinSocket1.1版本,WSAata用来存储系统传回的关于WinSocket的资料。
2、建立Socket
初始化WinSock的动态连接库后,需要在服务器端建立一个监听的Socket,为此可以调用Socket()函数用来建立这个监听的Socket,并定义此Socket所使用的通信协议。此函数调用成功返回Socket对象,失败则返回INVALID_SOCKET(调用WSAGetLastError()可得知原因,所有WinSocket 的API函数都可以使用这个函数来获取失败的原因)。
SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )
参数: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET);
type:Socket 的类型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM);
protocol:通讯协定(如果使用者不指定则设为0);
如果要建立的是遵从TCP/IP协议的socket,第二个参数type应为SOCK_STREAM,如为UDP(数据报)的socket,应为SOCK_DGRAM。
3、绑定端口
接下来要为服务器端定义的这个监听的Socket指定一个地址及端口(Port),这样客户端才知道待会要连接哪一个地址的哪个端口,为此我们要调用bind()函数,该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );
参 数: s:Socket对象名;
name:Socket的地址值,这个地址必须是执行这个程式所在机器的IP地址;
namelen:name的长度;
如果使用者不在意地址或端口的值,那么可以设定地址为INADDR_ANY,及Port为0,Windows Sockets 会自动将其设定适当之地址及Port (1024 到 5000之间的值)。此后可以调用getsockname()函数来获知其被设定的值。
4、监听
当服务器端的Socket对象绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。listen()函数使服务器端的Socket 进入监听状态,并设定可以建立的最大连接数(目前最大值限制为 5, 最小值为1)。该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );
参 数: s:需要建立监听的Socket;
backlog:最大连接个数;
服务器端的Socket调用完listen()后,如果此时客户端调用connect()函数提出连接申请的话,Server 端必须再调用accept() 函数,这样服务器端和客户端才算正式完成通信程序的连接动作。为了知道什么时候客户端提出连接要求,从而服务器端的Socket在恰当的时候调用accept()函数完成连接的建立,我们就要使用WSAAsyncSelect()函数,让系统主动来通知我们有客户端提出连接请求了。该函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );
参数: s:Socket 对象;
hWnd :接收消息的窗口句柄;
wMsg:传给窗口的消息;
lEvent:被注册的网络事件,也即是应用程序向窗口发送消息的网路事件,该值为下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的组合,各个值的具体含意为FD_READ:希望在套接字S收到数据时收到消息;FD_WRITE:希望在套接字S上可以发送数据时收到消息;FD_ACCEPT:希望在套接字S上收到连接请求时收到消息;FD_CONNECT:希望在套接字S上连接成功时收到消息;FD_CLOSE:希望在套接字S上连接关闭时收到消息;FD_OOB:希望在套接字S上收到带外数据时收到消息。具体应用时,wMsg应是在应用程序中定义的消息名称,而消息结构中的lParam则为以上各种网络事件名称。所以,可以在窗口处理自定义消息函数中使用以下结构来响应Socket的不同事件:
switch(lParam) { case FD_READ: … break; case FD_WRITE: … break; … } |
5、服务器端接受客户端的连接请求
当Client提出连接请求时,Server 端hwnd视窗会收到Winsock Stack送来我们自定义的一个消息,这时,我们可以分析lParam,然后调用相关的函数来处理此事件。为了使服务器端接受客户端的连接请求,就要使用accept() 函数,该函数新建一Socket与客户端的Socket相通,原先监听之Socket继续进入监听状态,等待他人的连接要求。该函数调用成功返回一个新产生的Socket对象,否则返回INVALID_SOCKET。
SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );
参数:s:Socket的识别码;
addr:存放来连接的客户端的地址;
addrlen:addr的长度
6、结束 socket 连接
结束服务器和客户端的通信连接是很简单的,这一过程可以由服务器或客户机的任一端启动,只要调用closesocket()就可以了,而要关闭Server端监听状态的socket,同样也是利用此函数。另外,与程序启动时调用WSAStartup()憨数相对应,程式结束前,需要调用 WSACleanup() 来通知Winsock Dll释放Socket所占用的资源。这两个函数都是调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );
参数:s:Socket 的识别码;
int PASCAL FAR WSACleanup( void );
参数: 无
客户端Socket的操作
1、建立客户端的Socket
客户端应用程序首先也是调用WSAStartup()函数来与Winsock的动态连接库建立关系,然后同样调用socket()来建立一个TCP或UDP socket(相同协定的sockets才能相通,TCP对TCP,UDP对UDP)。与服务器端的socket不同的是,客户端的socket可以调用bind()函数,由自己来指定IP地址及port号码;但是也可以不调用 bind(),而由 Winsock来自动设定IP地址及port号码。
2、提出连接申请
客户端的Socket使用connect()函数来提出与服务器端的Socket建立连接的申请,函数调用成功返回0,否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR connect( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen );
参 数:s:Socket 的识别码;
name:Socket想要连接的对方地址;
namelen:name的长度;
数据的传送
虽然基于TCP/IP连接协议(流套接字)的服务是设计客户机/服务器应用程序时的主流标准,但有些服务也是可以通过无连接协议(数据报套接字)提供的。先介绍一下TCP socket 与UDP socket在传送数据时的特性:Stream (TCP) Socket提供双向、可靠、有次序、不重复的资料传送。Datagram(UDP) Socket虽然提供双向的通信,但没有可靠、有次序、不重复的保证,所以UDP传送数据可能会收到无次序、重复的资料,甚至资料在传输过程中出现遗漏。由于UDP Socket 在传送资料时,并不保证资料能完整地送达对方,所以绝大多数应用程序都是采用TCP处理Socket,以保证资料的正确性。一般情况下TCP Socket 的数据发送和接收是调用send() 及recv() 这两个函数来达成,而 UDP Socket则是用sendto() 及recvfrom() 这两个函数,这两个函数调用成功发挥发送或接收的资料的长度,否则返回SOCKET_ERROR。
int PASCAL FAR send( SOCKET s, const char FAR *buf,int len, int flags );
参数:s:Socket 的识别码
buf:存放要传送的资料的暂存区
len buf:的长度
flags:此函数被调用的方式
对于Datagram Socket而言,若是 datagram 的大小超过限制,则将不会送出任何资料,并会传回错误值。对Stream Socket 言,Blocking 模式下,若是传送系统内的储存空间不够存放这些要传送的资料,send()将会被block住,直到资料送完为止;如果该Socket被设定为 Non-Blocking 模式,那么将视目前的output buffer空间有多少,就送出多少资料,并不会被 block 住。flags 的值可设为 0 或 MSG_DONTROUTE及 MSG_OOB 的组合。
int PASCAL FAR recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags );
参数:s:Socket 的识别码
buf:存放接收到的资料的暂存区
len buf:的长度
flags:此函数被调用的方式
对Stream Socket 言,我们可以接收到目前input buffer内有效的资料,但其数量不超过len的大小。
本实例在WinSocket API知识的基础上,定义了一个基于网络的类CNetworking ,并利用该类实现了网络通信的基本功能,消息数据的传送,具体请参见代码部分。
二、编程步骤
1、 启动Visual C++6.0,生成一个Win32 exe应用程序,将该程序命名为"CNetWorking"
2、 定义CNetWorking类,由于篇幅原因,具体实现参见代码部分,这里不给出其实现源代码;
3、 设计程序的对话框和菜单(参见代码部分);
4、 添加代码,编译运行程序。
三、程序代码
////////////////////////////////////////////// #include <Windows.h> #include "resource.h" #include "CConnection.h" extern HWND hWndDialog; // used to pass the handle of the dialog the main.cpp extern CConnection* Connection; extern CNetworking Networking; #define CONNECT_PORT 10205 void ReceiveCallback (DWORD ptr); void CloseCallback (DWORD ptr); void AcceptCallback (DWORD ptr); BOOL CALLBACK SendString( HWND hwndDlg, // handle to dialog box UINT uMsg, // message WPARAM wParam, // first message parameter LPARAM lParam // second message parameter ); BOOL CALLBACK SendFile( BOOL CALLBACK ConnectToIP( //////////////////////////////////////////////////////mian.cpp void CloseCallback (DWORD ptr) void AcceptCallback (DWORD ptr) int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance, ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance) BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow) LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) |
四、小结
本实例用它可以发送、接收、连接、断开和获取对方端口各种不同的信息。该类的主要优点是完全将连接对象化,不需要窗口就可以处理网络消息,通过定义回调函数或事件即可,甚至连通知消息都可以不用。如果读者朋友正在开发网络应用程序,那么该类也许会对你有所帮助。