Windows网络编程（基础篇1）

Winsock是一种网络编程接口，不是协议。

除了WSAStartup、WSACleanup、WSARecvEx、WSAGetLastError属于Winsocket1.1规范函数外，凡是有前缀WSA的，都是在Winsock 2 中更新或者增添的一个新的API函数。

一、Winsock初始化

包含头文件winsock2.h，链接库WS2_32

include <winsock2.h>#pragma comment(lib,"WS2_32")

使用Winsock的应用都必须加载合适的Winsock DLL版本，否则返回SOCKET_ERROR。使用WSAStartup加载，最后需要调用WSACleanup释放Winsock分配的资源。
```
int WSAStartup(_In_  WORD      wVersionRequested,_Out_ LPWSADATA lpWSAData
);
```
- wVersionRequested:版本号,高阶字节指定小版本号,低位字节指定主版本。
- lpWSAData 指向WSADATA数据结构的，接收Windows Sockets实现细节。
```
WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);//成功返回0
```
MAKEWORD:创建一个无符号16位整形，通过连接两个给定的无符号参数,也就是将(2,2)放入wVersionRequested中。
```
WSAGetLastError();//返回调用winsock函数发生的错误代码
WSACleanup();//程序结束时，需要调用释放资源
```

二、SOCKADDR_IN简介

SOCKADDR_IN：用来指定IP地址和端口信息。

typedef struct sockaddr_in {short   sin_family;          //The address family for the transport address,must AF_INETUSHORT sin_port;         //port numberIN_ADDR sin_addr;            // IPv4 transport addressCHAR sin_zero[8];            //Reserved(预留) for system use
} SOCKADDR_IN, *PSOCKADDR_IN;

inet_pton 转换字符串到网络地址。将“点分十进制” －> “二进制整数”（inet_addr已弃用）

//m_HostGroup.sin_addr.s_addr = inet_addr(strGroupIP);//代替方法如下：

inet_pton(AF_INET, strGroupIP, (void*)&m_HostGroup.sin_addr.s_addr);
```
INT WSAAPI InetPton(_In_  INT     Family,          // AF_INET and AF_INET6._In_  PCTSTR pszAddrString,    //待转换的地址，IPV4 或 IPV6_Out_ PVOID  pAddrBuf          //转换后的(IPV4：IN_ADDR，IPV6： IN6_ADDR
);
```
htons 将整型变量从主机字节顺序转变成网络字节顺序
```
u_short WSAAPI htons(_In_ u_short hostshort);
```

ntohl 将网络字节顺序转换成主机字节顺序

u_long WSAAPI ntohl(_In_ u_long netlong);

创建SOCKADDR_IN结构示例：

SOCKADDR_IN sin;
WORD Port=80;
memset(&sin, 0, sizeof(sin));
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(Port);
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.1", (void*)&sin.sin_addr.S_un.S_addr);

三、套接字通信（TCP）

创建套接字函数：socket、WSASocket；

SOCKET WSAAPI socket(_In_ int af,           //指定协议族 AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL等_In_ int type,     //指定Socket类型 (TCP)SOCK_STREAM、(UDP)SOCK_DGRAM、SOCK_RAW等_In_ int protocol      //指定协议 IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_STCP等
);

创建套接字后，就必须将套接字绑定到一个已知地址上：bind；

int bind(_In_ SOCKET                s,          //待连接的套接字_In_ const struct sockaddr *name,      //地址缓冲区（sockaddr *)sockaddr_in_In_ int                   namelen //name大小
);

将套接字置入监听模式：listen;（bind只是将套接字和指定地址关联，listen指示套接字等候连接）
```
int listen(_In_ SOCKET s,         //待监听的套接字_In_ int    backlog        //等待连接队列的最大长度
);
```

有客户端连接到达时，接收一个连接：accept ；

SOCKET accept(_In_    SOCKET          s,     //正在监听的套接字_Out_   struct sockaddr *addr, //连接者的地址_Inout_ int             *addrlen   //指向存有addr地址长度的整数
);

客户端通过套接字连接到服务端：connect；

int connect(_In_ SOCKET                s,  _In_ const struct sockaddr *name,_In_ int                   namelen
);

服务端示例：


#include<winsock2.h>#pragma comment(lib,"WS2_32")int main(void)
{
WSADATA wsaData;
if (::WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
{return 0;
}
SOCKET ListeningSocket;
SOCKET NewConnetction;
SOCKADDR_IN ServerAddr;
SOCKADDR_IN ClientAddr;
int Port = 5150;//创建一个套接字来监听客户端连接
ListeningSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
ServerAddr.sin_family = AF_INET;
ServerAddr.sin_port = htons(Port);
ServerAddr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;//用bind将套接字信息和地址信息绑定
::bind(ListeningSocket, (SOCKADDR*)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr));//监听客户连接,限制5个
::listen(ListeningSocket, 5);//连接到达时，接受一个新连接
int ClientaddrLen;
NewConnetction = ::accept(ListeningSocket, (SOCKADDR*)&ClientAddr, &ClientaddrLen);//此时在这些套接字上可以做：
//1.在ListeningSocket上再次调用accept，等待更多的连接。2.在NewConnection上完成数据收发。//关闭套接字
closesocket(NewConnetction);
closesocket(ListeningSocket);WSACleanup();
return 1;
}

客户端示例：


#include<winsock2.h>#include<Ws2tcpip.h>#pragma comment(lib,"WS2_32")int main(void)
{
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
{return 0;
}
SOCKET S;
SOCKADDR_IN ServerAddr;
int Port = 5150;//创建一个套接字来建立客户端连接
S = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
ServerAddr.sin_family = AF_INET;
ServerAddr.sin_port = htons(Port);
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.1", (void*)&ServerAddr.sin_addr.S_un.S_addr);
connect(S, (SOCKADDR*)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr));//关闭套接字
closesocket(S);
WSACleanup();
return 1;
}

为什么客户端不用bind
- 无连接的socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息。使用bind函数时，通过将my_addr.sin_port置为0，函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。
- 有连接的socket客户端通过调用Connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息，无须调用bind()，因为这种情况下只需知道目的机器的IP地址，而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心，socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口，并通知你的程序数据什么时候打开端口。
- 服务端进程bind IP地址：目的是限制了服务端进程创建的socket只接受那些目的地为此IP地址的客户链接
1.需要在建连前就知道端口的话，需要 bind
2.需要通过指定的端口来通讯的话，需要 bind

四：数据传输

要在已经建立的套接字上发送数据，可以用send和WSASend。接收数据可以用recv和WSARecv。
```
int send(_In_       SOCKET s,       //是一个已经建立了连接，用于发送数据的套接字_In_ const char   *buf,    //指向即将发送数据的缓冲区_In_       int    len, //缓冲区内的字符数_In_       int    flags    //调用执行方式
);//如果成功，返回的是发送的字节数，否则返回SOCKET_ERROR
```
```
int WSASend(_In_  SOCKET                             s,_In_  LPWSABUF                           lpBuffers,_In_  DWORD                              dwBufferCount,_Out_ LPDWORD                            lpNumberOfBytesSent,_In_  DWORD                              dwFlags,_In_  LPWSAOVERLAPPED                    lpOverlapped,_In_  LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
);
```
char sendbuff[2048];int nBytes=2048; sendbuff=******;

ret=send(s,sendbuff,nBytes,0);

对于send函数而言，可能返回已发出的字节数少于给定的字节数。因为对于每个收发数据的套接字来说，系统都为他们分配了相当充足的缓冲区空间，所以返回值ret变量将被设为已发送的字节数。在发送数据时，内部缓冲区都会将数据一致保留到可以将它发到线上为之。比如，传输大量的数据可以领缓冲区快速填满。同时，对TCP/IP来说，还有一个窗口大小的问题。接收端会对窗口大小进行调节，以指示它可以接收多少数据。如果有大量数据涌入接收端，接收端就会将窗口大小设为0，为挂起数据做好准备。对发送端来说，这样会强制它在收到一个新的大于0的窗口大小之前，不得再发送数据。在使用send调用时，缓冲区可能只能容纳1024字节，这时，便有必要重新提交剩下的1024字节。
```
char sendbuff[2018]; int nBytes=2048, nLeft, idx;
nLeft=nBytes;    idx=0;
while(nLeft>0){ret=send(s,&sendbuff[idx],nLeft,0);if(ret==SOCKET_ERROR){//error}nLeft-=ret;idx+=ret;}
```

在已经建立连接的套接字上接受数据的传入，可以使用recv和WSARecv。

int recv(_In_  SOCKET s,_Out_ char   *buf,_In_  int    len,_In_  int    flags
);

int WSARecv(_In_    SOCKET                             s,_Inout_ LPWSABUF                           lpBuffers,_In_    DWORD                              dwBufferCount,_Out_   LPDWORD                            lpNumberOfBytesRecvd,_Inout_ LPDWORD                            lpFlags,_In_    LPWSAOVERLAPPED                    lpOverlapped,_In_    LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
);

流套接字是一个不间断的数据流，在读取它时，应用程序通常不会关心应该读多少数据。如果所有消息长度都一样，则处理要简单，比如读取512字节。

char recvbuff[1024]; int ret, nLeft, idx;
nLeft=512；
idx=0;
while(nLeft>0){ret=recv(s,&recvbuff[idx],nleft,0);if(ret==SOCKET_ERROR){//error}idx+=ret;nLeft-=ret;}

如果消息长度不同，就必须要利用自己的协议来通知接收端，让它知道即将到来的消息长度是多少。比如，写入接收端的前4个字节总是整数，用来标记即将到来的消息长度。

中断连接

一旦完成了套接字连接，就必须将它关掉，并释放关联到那个套接字句柄的所有资源，执行closesocket即可。但是，closesocket可能带来的负面影响就是导致数据丢失。鉴于此，在调用closesocket函数之前，利用shutdown函数从容中止连接。
```
int shutdown(_In_ SOCKET s,_In_ int    how    //SD_RECEIVE，SD_SEND, SD_BOTH
);//关闭一个套接字
```
对closesocket调用释放的套接字描述符，如果再次利用该套接字就会调用失败。如果没有对改套接字的其他引用，那么所有与套接字描述符相关的资源都会被释放，包括丢弃所有队列中的数据。

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