網(wǎng)絡編程實用教程_第3章

1、第第3章章 Windows環(huán)境的網(wǎng)絡編程環(huán)境的網(wǎng)絡編程介紹了介紹了Windows Sockets 規(guī)范規(guī)范, 說明了說明了WinSock 規(guī)范與規(guī)范與Berkeley套接口的區(qū)別套接口的區(qū)別, 說明了說明了Winsock 1.1 的庫函數(shù)。的庫函數(shù)。3.1 Windows Sockets規(guī)范規(guī)范3.1.1 概述概述 Microsoft公司以公司以Berkeley Sockets規(guī)范為范例，規(guī)范為范例，定義了定義了Windows Socktes規(guī)范，簡稱規(guī)范，簡稱Winsock規(guī)規(guī)范。這是范。這是Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下的套接字網(wǎng)絡應操作系統(tǒng)環(huán)境下的套接字網(wǎng)絡應用程序編程接口（用程序編程接口

2、（API）。）。 圖3.1 網(wǎng)絡應用進程利用Windock進行通信 3.1.2 Windows Sockets規(guī)范規(guī)范 Windows Sockets 規(guī)范是一套開放的、支持多種協(xié)議的Windows下的網(wǎng)絡編程接口。從1991年到1995年，從1.0版發(fā)展到2.0.8版，已成為Windows網(wǎng)絡編程的事實上的標準。1Windows Sockets 1.1版本版本 在Winsock.h包含文件中，定義了所有WinSock 1.1版本庫函數(shù)的語法、相關的符號常量和數(shù)據(jù)結構。庫函數(shù)的實現(xiàn)在WINSOCK.DLL動態(tài)鏈接庫文件中。 （1）WinSock 1.1 全面繼承了全面繼承了Berkeley S

3、ockets規(guī)范，見規(guī)范，見表 3.1（2）數(shù)據(jù)庫函數(shù)）數(shù)據(jù)庫函數(shù)表3.2列出了Winsock規(guī)范定義的數(shù)據(jù)庫查詢例程。其中六個采用getXbyY()的形式，大多要借助網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)庫來獲得信息， （3）WinSock 1.1 擴充了擴充了Berkeley Sockets規(guī)規(guī)范范針對微軟 Windows的特點，WinSock 1.1定義了一批新的庫函數(shù)，提供了對于消息驅動機制的支持，有效地利用Windows多任務多線程的機制。見表3.3（4）WinSock 1.1只支持只支持TCP/IP協(xié)議棧協(xié)議棧 2WinSock 2.0WinSock 2.0在源碼和二進制代碼方面與WinSock 1.1兼容

4、，WinSock 2.0增強了許多功能。（1）支持多種協(xié)議（2）引入了重疊I/O的概念（3）使用事件對象異步通知（4）服務的質(zhì)量（QOS）（5）套接口組（6）擴展的字節(jié)順序轉換例程（7）分散/聚集方式I/O （8）新增了許多函數(shù)。 3WinSock 1.1中的阻塞問題中的阻塞問題 阻塞是在把應用程序從Berkeley套接口環(huán)境中移植到Windows環(huán)境中的一個主要焦點。阻塞是指喚起一個函數(shù)，該函數(shù)直到相關操作完成時才返回。 在Berkeley套接口模型中，一個套接口的操作的缺省行為是阻塞方式的，除非程序員顯式地請求該操作為非阻塞方式。 在Windows環(huán)境下，我們強烈推薦程序員在盡可能的情況下

5、使用非阻塞方式（異步方式）的操作。因為非阻塞方式的操作能夠更好地在非占先的Windows環(huán)境下工作。 3.1.3 WinSock規(guī)范與規(guī)范與Berkeley套接口的區(qū)別套接口的區(qū)別1套接口數(shù)據(jù)類型和該類型的錯誤返回值套接口數(shù)據(jù)類型和該類型的錯誤返回值 在UNIX中，包括套接口句柄在內(nèi)的所有句柄，都是非負的短整數(shù)， 在WinSock規(guī)范中定義了一個新的數(shù)據(jù)類型，稱作SOCKET，用來代表套接字描述符。 typedef u_int SOCKET;SOCKET可以取從0到INVALID_SOCKET-1之間的任意值。2select()函數(shù)和函數(shù)和FD_*宏宏 在Winsock中，使用select()

6、函數(shù)時，應用程序應堅持用FD_XXX宏來設置，初始化，清除和檢查fd_set結構。 3錯誤代碼的獲得錯誤代碼的獲得 在UNIX 套接字規(guī)范中，如果函數(shù)執(zhí)行時發(fā)生了錯誤，會把錯誤代碼放到errno或h_errno變量中。 在Winsock中，錯誤代碼可以使用WSAGetLastError()調(diào)用得到。4指針指針 所有應用程序與Windows Sockets使用的指針都必須是FAR指針。5重命名的函數(shù)重命名的函數(shù)（1）close()改變?yōu)閏losesocket() （2）ioctl()改變?yōu)閕octlsocket() 6Winsock支持的最大套接口數(shù)目支持的最大套接口數(shù)目 在WINSOCK.H中

7、缺省值是64，在編譯時由常量FD_SETSIZE決定。7頭文件頭文件 Berkeley頭文件被包含在WINSOCK.H中。一個Windows Sockets應用程序只需簡單地包含WINSOCK.H就足夠了。8Winsock規(guī)范對于消息驅動機制的支持規(guī)范對于消息驅動機制的支持 體現(xiàn)在異步選擇機制、異步請求函數(shù)、阻塞處理方法、錯誤處理、啟動和終止等方面。 3.2 Winsock 1.1的庫函數(shù)的庫函數(shù)3.2.1 Winsock的注冊與注銷的注冊與注銷1初始化函數(shù)初始化函數(shù)WSAStartup() Winsock 應用程序要做的第一件事，就是必須首先調(diào)用WSAStartup()函數(shù)對Winsock進

8、行初始化。初始化也稱為注冊。注冊成功后，才能調(diào)用其他的Winsock API函數(shù)。（1）WSAStartup()函數(shù)的調(diào)用格式函數(shù)的調(diào)用格式 int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData );（2）WSAStartup()函數(shù)的初始化過程函數(shù)的初始化過程 圖3.2說明了初始化的過程 圖3.2 在一臺計算機中，使用同一Windock實現(xiàn)的多個網(wǎng)絡應用程序 （3）WSADATA結構的定義結構的定義#define WSADESCRIPTION_LEN 256#define WSASYS_STATUS_LEN 128typede

9、f struct WSAData WORD wVersion; WORD wHighVersion; char szDescriptionWSADESCRIPTION_LEN+1; char szSystemStatusWSASYS_STATUS_LEN+1; unsigned short iMaxSockets; unsigned short iMaxUdpDg; char * lpVendorInfo; WSADATA; （4）初始化函數(shù)可能返回的錯誤代碼）初始化函數(shù)可能返回的錯誤代碼WSASYSNOTREADY： 網(wǎng)絡通信依賴的網(wǎng)絡子系統(tǒng)沒有準備好。WSAVERNOTSUPPORTED：

10、 找不到所需的Winsock API相應的動態(tài)連接庫。WSAEINVAL： DLL不支持應用程序所需的Winsock版本。WSAEINPROGRESS： 正在執(zhí)行一個阻塞的Winsock 1.1操作。WSAEPROCLIM： 已經(jīng)達到Winsock支持的任務數(shù)上限。 WSAEFAULT： 參數(shù)lpWSAData不是合法指針。 （5）初始化）初始化Winsock的示例的示例#include / 對于Winsock 2.0，應包括 Winsock2.h文件aa() WORD wVersionRequested; / 應用程序所需的Winsock版本號WSADATA wsaData; / 用來返回W

11、insock 實現(xiàn)的細節(jié)信息。Int err; / 出錯代碼。 wVersionRequested =MAKEWORD(1,1); / 生成版本號1.1。err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData ); / 調(diào)用初始化函數(shù)。if (err!=0 ) return; / / 通知用戶找不到合適的DLL文件。/ 確認返回的版本號是客戶要求的1.1i f ( L O B Y T E ( w s a D a t a . w Ve r s i o n ) ! = 1 | | HYBYTE(wsaData.wVersion )!=1) WSAClean

12、up(); return; /* 至此，可以確認初始化成功，Winsock.DLL可用。 2注銷函數(shù)注銷函數(shù)WSACleanup()當程序使用完Winsock.DLL提供的服務后，應用程序必須調(diào)用WSACleanup()函數(shù)，來解除與Winsock.DLL庫的綁定，釋放Winsock實現(xiàn)分配給應用程序的系統(tǒng)資源，中止對Windows Sockets DLL的使用。 int WSACleanup ( void ); 3.2.2 Winsock的錯誤處理函數(shù)的錯誤處理函數(shù)1WSAGetLastError()函數(shù)函數(shù)int WSAGetLastError ( void );本函數(shù)返回本線程進行的上一

13、次Winsock函數(shù)調(diào)用時的錯誤代碼。 2WSASetLastError()函數(shù)函數(shù)void WSASetLastError ( int iError );本函數(shù)允許應用程序為當前線程設置錯誤代碼，并可由后來的WSAGetLastError()調(diào)用返回。3.2.3 主要的主要的Winsock函數(shù)函數(shù)1創(chuàng)建套接口創(chuàng)建套接口SOCKET()SOCKET socket (int af, int type, int protocol);舉例：舉例：SOCKET sockfd=SOCKET( AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 創(chuàng)建一個流式套接字。SOCKET sockfd=SOC

14、KET( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* 創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)報套接字。 2將套接口綁定到指定的網(wǎng)絡地址將套接口綁定到指定的網(wǎng)絡地址BIND()int bind( SOCKET s, const struct sockaddr * name, int namelen);相關的三種相關的三種Winsock地址結構地址結構有許多函數(shù)都需要套接字的地址信息，像UNIX 套接字一樣，Winsock也定義了三種關于地址的結構，經(jīng)常使用。通用的Winsock地址結構，針對各種通信域的套接字，存儲它們的地址信息。struct sockaddr u_short sa_family; /* 地址

15、家族char sa_data14; /* 協(xié)議地址 專門針對Internet 通信域的Winsock地址結構struct sockaddr_in short. sin_family; /* 指定地址家族，一定是AF_INET.u_short sin_port; /* 指定將要分配給套接字的傳輸層端口號,struct in_addr sin_addr; /* 指定套接字的主機的IP 地址char sin_zero8; /* 全置為0，是一個填充數(shù)。 專用于存儲IP地址的結構Struct in_addr Union Struct u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; S_un_b

16、;Struct u_short s_w1,s_w2; S_un_w;U_long S_addr;在使用Internet域的套接字時，這三個數(shù)據(jù)結構的一般用法是：首先，定義一個Sockaddr_in的結構實例變量，并將它清零。然后，為這個結構的各成員變量賦值，第三步，在調(diào)用BIND()綁定函數(shù)時，將指向這個結構的指針強制轉換為 sockaddr*類型。 舉例：舉例：SOCKET serSock; / 定義了一個SOCKET 類型的變量。sockaddr_in my_addr; / 定義一個Sockaddr_in型的結構實例變量。int err; / 出錯碼。 int slen=sizeof( s

17、ockaddr); / sockaddr 結構的長度。serSock = SOCKET(AF_INET, SOCK_DGRAM,0 ); / 創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字。memset(my_addr，0); / 將Sockaddr_in的結構實例變量清零。my_addr.sin_family = AF_INET; / 指定通信域是Internet。my_addr.sin_port = htons(21); / 指定端口，將端口號轉換為網(wǎng)絡字節(jié)順序。 /* 指定IP地址，將IP地址轉換為網(wǎng)絡字節(jié)順序。my_addr.sin_addr.s_addr = htonl( INADDR-ANY); /* 將套接字

18、綁定到指定的網(wǎng)絡地址，對&my_addr進行了強制類型轉換。if (BIND(serSock, (LPSOCKADDR )&my_addr, slen) = SOCKET_ERROR )/* 調(diào)用WSAGetLastError()函數(shù)，獲取最近一個操作的錯誤代碼。err = WSAGetLastError();/* 以下可以報錯，進行錯誤處理。 3啟動服務器監(jiān)聽客戶端的連接請求啟動服務器監(jiān)聽客戶端的連接請求LISTEN()int listen( SOCKET s, int backlog); 4接收連接請求接收連接請求ACCEPT()SOCKET accept( SOCKET

19、s, struct sockaddr* addr, int* addrlen); 5請求連接請求連接CONNECT()int connect( SOCKET s, struct sockaddr * name, int namelen); 舉例舉例struct sockaddr_in daddr;memset(void *)&daddr,0,sizeof(daddr);daddr.sin_family=AF_INET;daddr.sin_port=htons(8888);daddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(133.197.22.4);connect(Clie

20、ntSocket,(struct sockaddr *)&daddr,sizeof(daddr); 6向一個已連接的套接口發(fā)送數(shù)據(jù)向一個已連接的套接口發(fā)送數(shù)據(jù)SEND()int send( SOCKET s, char * buf, int len, int flags); 圖3.3 同步套接字的Send()函數(shù)的執(zhí)行流程 7從一個已連接套接口接收數(shù)據(jù)從一個已連接套接口接收數(shù)據(jù)RECV()int recv( SOCKET s, char * buf, int len, int flags);圖3-4說明了send和recv的作用，套接字緩沖區(qū)與應用進程緩沖區(qū)的關系，以及協(xié)議棧所作的傳送

21、。 圖3.4 Send()和Recv()都是對本地套接字的操作 8按照指定目的地向數(shù)據(jù)報套接字發(fā)送數(shù)據(jù)按照指定目的地向數(shù)據(jù)報套接字發(fā)送數(shù)據(jù)SENDTO()int sendto( SOCKET s, char * buf, int len, int flags, struct sockaddr * to, int tolen); 9接收一個數(shù)據(jù)報并保存源地址，從數(shù)據(jù)報套接字接收數(shù)據(jù)接收一個數(shù)據(jù)報并保存源地址，從數(shù)據(jù)報套接字接收數(shù)據(jù)RECVFORM()int recvfrom( SOCKET s, char * buf, int len, int flags, struct sockaddr* f

22、rom, int* fromlen); 10關閉套接字關閉套接字CLOSESOCKET()int closesocket( SOCKET s); 1 1 禁 止 在 一 個 套 接 口 上 進 行 數(shù) 據(jù) 的 接 收 與 發(fā) 送 禁 止 在 一 個 套 接 口 上 進 行 數(shù) 據(jù) 的 接 收 與 發(fā) 送SHUTDOWN()int shutdown( SOCKET s, int how); 3.2.4 Winsock的輔助函數(shù)的輔助函數(shù)1Winsock中的字節(jié)順序轉換函數(shù)中的字節(jié)順序轉換函數(shù)圖3.5 兩種本機字節(jié)順序。 圖3-5 兩種本機字節(jié)順序 Winsock API特為此設置了四個函數(shù)，（1

23、）htonl() 將主機的無符號長整型數(shù)本機順序轉換為網(wǎng)絡字節(jié)順序 (Host to Network Long)，用于IP地址。u_long PASCAL FAR htonl( u_long hostlong); hostlong是主機字節(jié)順序表達的32位數(shù)。htonl()返回一個網(wǎng)絡字節(jié)順序的值。（2）htons() 將主機的無符號短整型數(shù)轉換成網(wǎng)絡字節(jié)順序(Host to Network Short)，用于端口號。u_short PASCAL FAR htons( u_short hostshort);hostshort：主機字節(jié)順序表達的16位數(shù)。htons()返回一個網(wǎng)絡字節(jié)順序的值。

24、 （3）ntohl()將一個無符號長整型數(shù)從網(wǎng)絡字節(jié)順序轉換為主機字節(jié)順序。(Network to Host Long)，用于IP地址。u_long PASCAL FAR ntohl( u_long netlong); netlong是一個以網(wǎng)絡字節(jié)順序表達的32位數(shù)，ntohl()返回一個以主機字節(jié)順序表達的數(shù)。（4）ntohs()將一個無符號短整型數(shù)從網(wǎng)絡字節(jié)順序轉換為主機字節(jié)順序。(Network to Host Sort)，用于端口號u_short PASCAL FAR ntohs( u_short netshort);netshort是一個以網(wǎng)絡字節(jié)順序表達的16位數(shù)。ntohs()

25、返回一個以主機字節(jié)順序表達的數(shù)。 2獲取與套接口相連的端地址獲取與套接口相連的端地址GETPEERNAME()int getpeername( SOCKET s, struct sockaddr * name, int * namelen); 3獲取一個套接口的本地名字獲取一個套接口的本地名字GETSOCKNAME()int getsockname( SOCKET s, struct sockaddr * name, int * namelen); 4將一個點分十進制形式的將一個點分十進制形式的IP地址轉換成一個長整型數(shù)地址轉換成一個長整型數(shù)INET_ADDR()unsigned long i

26、net_addr (const char * cp); 5 將 網(wǎng) 絡 地 址 轉 換 成 點 分 十 進 制 的 字 符 串 格 式 將 網(wǎng) 絡 地 址 轉 換 成 點 分 十 進 制 的 字 符 串 格 式INET_NTOA()char * inet_ntoa( struct in_addr in); 3.2.5 Winsock的信息查詢函數(shù)的信息查詢函數(shù)Winsock API提供了一組信息查詢函數(shù)，讓我們能方便地獲取套接口所需要的網(wǎng)絡地址信息以及其它信息， （1）Gethostname()用來返回本地計算機的標準主機名。int gethostname(char* name, int na

27、melen);（2）Gethostbyname()返回對應于給定主機名的主機信息。struct hostent* gethostbyname(const char* name); （3）Gethostbyaddr()根據(jù)一個IP地址取回相應的主機信息。struct hostent* gethostbyaddr(const char* addr, int len, int type);（4）Getservbyname()返回對應于給定服務名和協(xié)議名的相關服務信息。struct servent* getservbyname(const char* name, const char* proto);

28、（5）Getservbyport()返回對應于給定端口號和協(xié)議名的相關服務信息。struct servent * getservbyport(int port,const char *proto); （6）Getprotobyname()返回對應于給定協(xié)議名的相關協(xié)議信息。struct protoent * getprotobyname(const char * name);（7）Getprotobynumber ()返回對應于給定協(xié)議號的相關協(xié)議信息。struct protoent * getprotobynumber(int number); 除了Gethostname()函數(shù)以外，其它六

29、個函數(shù)有以下共同的特點：函數(shù)名都采用GetXbyY的形式。 如果函數(shù)成功地執(zhí)行，就返回一個指向某種結構的指針，該結構包含所需要的信息。如果函數(shù)執(zhí)行發(fā)生錯誤，就返回一個空指針。應用程序可以立即調(diào)用WSAGetLastError()來得到一個特定的錯誤代碼。函數(shù)執(zhí)行時，可能在本地計算機上查詢，也可能通過網(wǎng)絡向域名服務器發(fā)送請求，來獲得所需要的信息，這取決于用戶網(wǎng)絡的配置方式。為了能讓程序在等待響應時能作其他的事情，Winsock API擴充了一組作用相同的異步查詢函數(shù)，不會引起進程的阻塞。并且可以使用Windows的消息驅動機制。也是六個函數(shù)，與GetXbyY各函數(shù)對應，在每個函數(shù)名前面加上了WS

30、AAsync前綴，名字采用WSAAsyncGetXByY()的形式。它們的工作機制在后面詳述3.2.6 WSAAsyncGetXByY類型的擴展函數(shù)類型的擴展函數(shù)WSAAsyncGetXByY類型的擴展函數(shù)是GetXByY函數(shù)的異步版本，這些函數(shù)可以很好地利用Windows的消息驅動機制。1WSAAsyncGetHostByName()函數(shù)函數(shù)HANDLE WSAAsyncGetHostByName ( HWND hWnd, unsigned int wMsg,const char * name, char * buf, int buflen ); 2WSAAsyncGetHostByAddr()函數(shù)函數(shù)HANDLE WSAAsyncGetHostByAddr ( HWND hWnd, unsigned int wMsg, const char * addr, int len, int type, char * buf, int buflen ); 3WSAAsyncGetServByName()函數(shù)函數(shù)HANDLE WSAAsyncGetServByName ( HWND hWnd, unsigned int wMsg,const char * name, const ch