[windows网络编程]tcp/udp编程初步详解

如你所知，简单的网络编程就是称为客户端和服务器的两台主机进行通信。显然通信双方要有一个统一的标识，电话机的比方就很好。这个标识不仅仅是IP地址或者端口号，我们可以将二者结合起来。称之为套接字，socket。在网络编程中socket无疑是关键的部分，因此网络编程也常常被叫做socket编程。

叫什么不重要，重要的是原理。本文的目的也正是这样，我们试图搞懂它。

为了减少篇幅，关于协议，TCP，UDP，ISO七层模型等，这些基础知识这里就不做说明了。我们采用的是客户/服务器的模式。又客户对服务器做出通信请求，而服务器对其响应。另外本文的所有程序都可以在vc6.0中实现。

首先我们先大体文字介绍一下双方的通信流程。比如服务器端：

1，打开通信通道并告知本地主机，服务器端可在某一地址和端口接收客户端请求。

2，等待客户请求到达该端口。

3，接收到重复的服务请求，处理并发送应答信号。如果是并发的请求，那么就启动一个新进程。服务完成后，关闭此进程与客户的通信链路，并终止。

4，返回第二步，也就是继续等待新的请求

5，关闭服务器

客户端所做的要更为简单

1，打开一个通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口

2，向服务器端发送请求报文，等待并接受应答，然后可继续提出请求

3，通信结束，关闭通信通道并终止

为了更接近程序实现，可以吧流程简化一下。当然TCP和UDP的实现方法略有不同。事实上windows socket程序只是在伯克利的基础上加了一下异步函数，和符合wondows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。根据TCP和UDP的协议远离的区别，可以分为流式套接字（SOCK_STREAM）和数据包套接字（SOCK_DGRAM）

流式套接字服务器端可分为七步

1，创建套接字（socket函数）

2，将套接字绑定到指定端口上（bind函数）

3，将套接字设定为监听模式，准备接受客户请求（listen函数）

4，等待客户请求的到来，当请求到来后接收连接请求，返回一个新的对应于此连接的套接字（accept函数）

5，用返回的套接字和客户进行通信（send/recv函数）

6，返回，等待一个新的客户请求

7，关闭套接字（closesocket函数）

客户端程序可分为四步

1，创建套接字

2，向服务器发出链接请求（connect函数）

3，和服务器进行通信（send/recv函数）

4，关闭套接字

基于UDP的套接字服务器端稍有不同，创建，绑定，接收，关闭即可因为是无连接的少去了监听和等待的步骤。同样在客户端也少去了请求连接的过程。

TCP代码实现：首先要建两个工程，不妨设为tcpsrv和tcpclient,分别为客户端和服务器端

tcpsrv.cpp

/*第一步：加载套接字库 WSAstartup函数，另外也可对套接字库进行版本协商，两个参数，wVersionRequested指定请求的版本号，需要注意的是高字节指定副版本，低字节指定主版本。第二个参数是一个指向wsadata的指针，WSAStartup用其加载的库版本有关的信息填在这个结构中，接收windows socket */
    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量
    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( );//终止对winsock库的使用
return; 
    }


/* 1.创建套接字，socket函数，返回一个套接字的描述符,三个参数，一个参数af指定地址族，第二个参数指定套接字的类型也就是TCP或UDP，第三个参数是与特定的地址家族相关的协议，如果指定为0，那么他就根据地址格式和套接字的类别， 自动为你设置一个合适的协议 如果该函数调用成功，他将返回一个新的SOCKET数据类型的套接字描述符。如果失败则返回一个 INVALID_SOCKET错误信息通过WSAGetLastID_SOCKET函数返回。  */


      SOCKET socksrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

/*2.绑定套接字函数bind，接收三个参数，第一个指定要绑定的套接字，第二个参数指定该套接字的本地地址信息，是一个指向sockaddr
结构的指针变量，由于地址结构是为所有地址家族准备的，这个结构可能随所拥有网络协议不同而不同。所以要用第三个参数指定该地址结构的长度，显然要事先定义sockaddr结构体。
另外，因为实际要求的是内存区，所以对于不同的协议家族，用不同的结构来替换。常用的两个函数
inet_addr(),将点十进制的IP地址转换为适合分配给s_addr的u_long类型的数值
inet_ntoa()函数起相反的作用*/

      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));


//4.将套接字设置为监听模式listen函数，第一个参数指定套机字，第二个参数设置等待连接队列的长度，此处设为5
      listen(socaksrv,5);

/*5.设置循环，不断地连接请求的到来，
   首先定义一个地址结构体变量来接受客户的地质结构信息。然后定一个整形变量存储地址长度，为防止调用失败设置一个初始值

*/


     SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);

/*
    6.在while循环中，用一个函数来等待客户的连接到来并接受客户的连接请求。accept函数，成功后会返回一个新的连接套接字的描述符，而原来的套接字则继续监听客户的连接请求

*/

while(1)
   {
        SOCKET sockConn=accept(socksrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

/*7.进行通信，向客户端发送数据，send函数

*/
char sendBuf[100];
        sprintf(sendBuf,"welcome %s to MFC",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));//ip地址
        send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
/*8.同时可以从客户端接受数据用recv函数*/


char recvBuf[100];
        recv(sockConn,recvBuf,100,0);
        printf("%s\n",recvBuf);//打印接收到的数据


//9.关闭套接字


          closesocket(sockConn);


   }

相应的客户端程序，tcpclient.cpp

void main()
{
    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量
    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; 
    }

//第一步创建套接字


       SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
//第二步，因为客户端不需要绑定，可直接去连接服务器端， //connect函数
        
        SOCKADDR_IN addrsrv;
        addrsrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1")
//127.0.0.1因为只在本机测试，故此处用本机的IP地址
        addrsrv.addr_family=AF_INET;
        addrsrv.addr_port=htons(6000);
        connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));



//第三步接收数据


char recvBuf[100];
       recv(sockClient,recvBuf,100,0);
       printf("%s\n",recvBuf);//将接受到的数据打印出来
       send(sockClient,"this is client",strlen("this is client")+1,0);


//第四步 关闭套接字
        closesocket(sockClient);

        WSAClenup();
}

UDP的相对来说比较简单

客户端：

void main()
{
    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量
    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; 
    }


//第一步同样是新建套接字
    SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
//第二步直接发送数据 用sendto函数
/*
    int sendto(  
    SOCKET s,                          
    const char FAR *buf,            
    int len,                           
    int flags,                       
    const struct sockaddr FAR *to,  设定目的套接字的地址结构体信息  
    int tolen        地址结构体长度                );


*/
    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(6000);



    sendto(sockClient,"hello",strlen("hello")+1,0,
        (SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));
    closesocket(sockClient);
    WSACleanup();


}

服务器端：

void main()
{
    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量
    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; 
    }





//第一步同样的创建套接字
    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(6000);

//绑定套接字
    bind(socksrv,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));
/*接收数据 此处与TCP不同
    int recvfrom(  
    SOCKET s,                     
    char FAR* buf,  接收数据的buf            
    int len,                     长度 
    int flags,                  0
    struct sockaddr FAR *from,   地址结构体指针，表明是一个返回izhi 
    int FAR *fromlen      设置初始值，并且有返回值      );



    首先定义地址结构的变量    
*/
    SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
char recvBuf[100];


    recvfrom(socksrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
    printf("%s \n",recvBuf);
    closesocket(socksrv);
    WSACleanup();


}

另外加贴一个具有聊天功能的小程序，udp实现

服务器端：

void main()
{
    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量
    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(6000);

    bind(socksrv,(SOCKADDR*)&addrsrv,sizeof(SOCKADDR));

char recvBuf[100];
char sendBuf[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])//判断如果第一个字符是Q则退出
        {
            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);
//如果不是Q则将客户端的IP地址和发送的数据格式化完放到tempBUf中
        printf("%s\n",tempBuf);
        printf("please input data:\n");
//等待用户输入
        gets(sendBuf);//从标准输入流中获取一行数据
        sendto(socksrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);
//将用户输入的数据发送到客户端
    }
     closesocket(socksrv);
     WSACleanup();


}

客户端：

void main()
{
    WORD wVersionRequested;//定义一个word类型的变量
    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(6000);


char recvBuf[100];
char sendBuf[100];
char tempBuf[200];


int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
    {
        printf("please input data:\n");
        gets(sendBuf);
        sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,
            (SOCKADDR*)&addrsrv,len);


//等待服务器端的回应
        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!\n");
break;



        }
        sprintf(tempBuf,"%s say :%s",inet_ntoa(addrsrv.sin_addr),recvBuf);
        printf("%s\n",tempBuf);




    }
     closesocket(sockClient);
     WSACleanup();
}

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