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基於Winsock API的VC網絡編程實戰

編輯：關於VC++

隨著計算機信息技術的飛速發展，互聯網與人類社會的工作、生活越來越緊密相關，它已經成為人類獲取、交流信息的重要途徑和手段。所以當前對於開發人員來說，網絡編程已是必備的技能。本實例詳細介紹了如何利用Winsock API編寫網絡應用程序。

一、實現方法

在網絡編程中最常用的方案便是Client/Server (客戶機/服務器)模型。在這種方案中客戶應用程序向服務器程序請求服務。一個服務程序通常在一個眾所周知的地址監聽對服務的請求，也就是說，服務進程一直處於休眠狀態，直到一個客戶向這個服務的地址提出了連接請求。在這個時刻，服務程序被"驚醒"並且為客戶提供服務－對客戶的請求作出適當的反應。

為了方便這種Client/Server模型的網絡編程，90年代初，由 Microsoft聯合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網絡編程接口，即Windows Sockets規范，它不是一種網絡協議,而是一套開放的、支持多種協議的Windows下的網絡編程接口。現在的Winsock已經基本上實現了與協議無關，你可以使用Winsock來調用多種協議的功能，但較常使用的是TCP/IP協議。Socket實際在計算機中提供了一個通信端口，可以通過這個端口與任何一個具有Socket接口的計算機通信。應用程序在網絡上傳輸，接收的信息都通過這個Socket接口來實現。

微軟為Visual C++定義了Winsock類如CAsyncSocket類和派生於CAsyncSocket 的CSocket類，它們簡單易用，讀者朋友當然可以使用這些類來實現自己的網絡程序，但是為了更好的了解Winsock API編程技術，我們這裡探討怎樣使用底層的 API函數實現簡單的 Winsock 網絡應用程式設計，分別說明如何在Server端和Client端操作 Socket，實現基於TCP/IP的數據傳送，最後給出相關的源代碼。

在VC中進行WINSOCK 的API編程開發的時候，需要在項目中使用下面的三個文件，否則會出現編譯錯誤。

1 ．WINSOCK.H: 這是WINSOCK API的頭文件，需要包含在項目中。

2．WSOCK32.LIB: WINSOCK API連接庫文件。在使用中，一定要把它作為項目的非缺省的連接庫包含到項目文件中去。

3．WINSOCK.DLL: WINSOCK的動態連接庫，位於WINDOWS的安裝目錄下。

服務器端操作 socket（套接字）

1．在初始化階段調用WSAStartup()

此函數在應用程序中初始化Windows Sockets DLL ，只有此函數調用成功後，應用程序才可以再調用其他Windows Sockets DLL中的API函數。在程式中調用該函數的形式如下： WSAStartup((WORD)((1<<8|1)，（LPWSADATA）&WSAData)，其中(1<<8|1) 表示我們用的是WinSocket1.1版本，WSAata用來存儲系統傳回的關於WinSocket的資料。

2、建立Socket

初始化WinSock的動態連接庫後，需要在服務器端建立一個監聽的Socket，為此可以調用Socket()函數用來建立這個監聽的Socket，並定義此Socket所使用的通信協議。此函數調用成功返回Socket對象，失敗則返回INVALID_SOCKET(調用 WSAGetLastError()可得知原因，所有WinSocket 的API函數都可以使用這個函數來獲取失敗的原因)。

SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )

參數: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET)；

type：Socket 的類型 (SOCK_STREAM、 SOCK_DGRAM)；

protocol：通訊協定(如果使用者不指定則設為0)；

如果要建立的是遵從TCP/IP協議的socket，第二個參數type應為SOCK_STREAM，如為UDP（數據報）的 socket，應為SOCK_DGRAM。

3、綁定端口

接下來要為服務器端定義的這個監聽的Socket指定一個地址及端口（Port），這樣客戶端才知道待會要連接哪一個地址的哪個端口，為此我們要調用bind()函數，該函數調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );

參數： s：Socket對象名；

name：Socket的地址值，這個地址必須是執行這個程式所在機器的IP地址；

namelen：name的長度；

如果使用者不在意地址或端口的值，那麼可以設定地址為INADDR_ANY，及Port為0，Windows Sockets 會自動將其設定適當之地址及Port (1024 到 5000之間的值)。此後可以調用getsockname()函數來獲知其被設定的值。

4、監聽

當服務器端的Socket對象綁定完成之後,服務器端必須建立一個監聽的隊列來接收客戶端的連接請求。listen()函數使服務器端的Socket 進入監聽狀態，並設定可以建立的最大連接數(目前最大值限制為 5, 最小值為1)。該函數調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );

參數： s：需要建立監聽的Socket；

backlog：最大連接個數；

服務器端的Socket調用完listen（）後，如果此時客戶端調用connect（）函數提出連接申請的話，Server 端必須再調用accept() 函數，這樣服務器端和客戶端才算正式完成通信程序的連接動作。為了知道什麼時候客戶端提出連接要求，從而服務器端的Socket在恰當的時候調用accept()函數完成連接的建立，我們就要使用WSAAsyncSelect（）函數，讓系統主動來通知我們有客戶端提出連接請求了。該函數調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );

參數： s：Socket 對象；

hWnd ：接收消息的窗口句柄；

wMsg：傳給窗口的消息；

lEvent：被注冊的網絡事件，也即是應用程序向窗口發送消息的網路事件，該值為下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、 FD_CONNECT、FD_CLOSE的組合，各個值的具體含意為FD_READ：希望在套接字S收到數據時收到消息；FD_WRITE：希望在套接字S上可以發送數據時收到消息；FD_ACCEPT：希望在套接字S 上收到連接請求時收到消息；FD_CONNECT：希望在套接字S上連接成功時收到消息；FD_CLOSE ：希望在套接字S上連接關閉時收到消息；FD_OOB：希望在套接字S上收到帶外數據時收到消息。具體應用時，wMsg應是在應用程序中定義的消息名稱，而消息結構中的lParam則為以上各種網絡事件名稱。所以，可以在窗口處理自定義消息函數中使用以下結構來響應Socket的不同事件：　　

switch(lParam)　 { 　case FD_READ: 　　 … 　　 break; 　case FD_WRITE: 　　 … 　　 break; 　… }

5、服務器端接受客戶端的連接請求

當 Client提出連接請求時，Server 端hwnd視窗會收到Winsock Stack送來我們自定義的一個消息，這時，我們可以分析lParam，然後調用相關的函數來處理此事件。為了使服務器端接受客戶端的連接請求，就要使用accept() 函數，該函數新建一Socket與客戶端的Socket相通，原先監聽之Socket繼續進入監聽狀態，等待他人的連接要求。該函數調用成功返回一個新產生的Socket對象，否則返回INVALID_SOCKET。

SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );

參數：s：Socket的識別碼；

addr：存放來連接的客戶端的地址；

addrlen：addr的長度

6、結束 socket 連接

結束服務器和客戶端的通信連接是很簡單的，這一過程可以由服務器或客戶機的任一端啟動，只要調用closesocket()就可以了，而要關閉Server端監聽狀態的 socket，同樣也是利用此函數。另外，與程序啟動時調用WSAStartup()憨數相對應，程式結束前，需要調用 WSACleanup() 來通知Winsock Dll釋放Socket所占用的資源。這兩個函數都是調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );

參數：s：Socket 的識別碼；

int PASCAL FAR WSACleanup( void );

參數：無

客戶端Socket的操作

1、建立客戶端的Socket

客戶端應用程序首先也是調用WSAStartup()函數來與Winsock的動態連接庫建立關系，然後同樣調用socket()來建立一個TCP或UDP socket（相同協定的sockets才能相通，TCP對TCP，UDP對 UDP）。與服務器端的socket不同的是，客戶端的socket可以調用bind()函數，由自己來指定 IP地址及port號碼；但是也可以不調用 bind()，而由 Winsock來自動設定IP地址及port號碼。

2、提出連接申請

客戶端的Socket使用connect()函數來提出與服務器端的 Socket建立連接的申請，函數調用成功返回0，否則返回SOCKET_ERROR。

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

參數：s：Socket 的識別碼；

name：Socket想要連接的對方地址；

namelen： name的長度；

數據的傳送

雖然基於TCP/IP連接協議（流套接字）的服務是設計客戶機/服務器應用程序時的主流標准，但有些服務也是可以通過無連接協議（數據報套接字）提供的。先介紹一下TCP socket 與UDP socket在傳送數據時的特性：Stream (TCP) Socket提供雙向、可靠、有次序、不重復的資料傳送。Datagram(UDP) Socket雖然提供雙向的通信，但沒有可靠、有次序、不重復的保證，所以UDP傳送數據可能會收到無次序、重復的資料，甚至資料在傳輸過程中出現遺漏。由於UDP Socket 在傳送資料時，並不保證資料能完整地送達對方，所以絕大多數應用程序都是采用TCP處理Socket，以保證資料的正確性。一般情況下TCP Socket 的數據發送和接收是調用send() 及recv() 這兩個函數來達成，而 UDP Socket則是用sendto() 及recvfrom() 這兩個函數，這兩個函數調用成功發揮發送或接收的資料的長度，否則返回SOCKET_ERROR。

int PASCAL FAR send( SOCKET s, const char FAR *buf,int len, int flags );

參數：s：Socket 的識別碼

buf：存放要傳送的資料的暫存區

len buf：的長度

flags：此函數被調用的方式

對於Datagram Socket而言，若是 datagram 的大小超過限制，則將不會送出任何資料，並會傳回錯誤值。對Stream Socket 言，Blocking 模式下，若是傳送系統內的儲存空間不夠存放這些要傳送的資料，send()將會被block住，直到資料送完為止；如果該Socket被設定為 Non-Blocking 模式，那麼將視目前的output buffer空間有多少，就送出多少資料，並不會被 block 住。flags 的值可設為 0 或 MSG_DONTROUTE及 MSG_OOB 的組合。

int PASCAL FAR recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags );

參數：s： Socket 的識別碼

buf：存放接收到的資料的暫存區

len buf：的長度

flags：此函數被調用的方式

對Stream Socket 言，我們可以接收到目前 input buffer內有效的資料，但其數量不超過len的大小。

本實例在WinSocket API知識的基礎上，定義了一個基於網絡的類CNetworking ，並利用該類實現了網絡通信的基本功能，消息數據的傳送，具體請參見代碼部分。

二、編程步驟

1、啟動Visual C++6.0，生成一個Win32 exe應用程序，將該程序命名為"CNetWorking"

2 、定義CNetWorking類，由於篇幅原因，具體實現參見代碼部分，這裡不給出其實現源代碼；

3、設計程序的對話框和菜單（參見代碼部分）；

4、添加代碼，編譯運行程序。

三、程序代碼

////////////////////////////////////////////// #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( 　HWND hwndDlg, // handle to dialog box 　UINT uMsg, // message 　WPARAM wParam, // first message parameter 　LPARAM lParam // second message parameter ); BOOL CALLBACK ConnectToIP( 　HWND hwndDlg, // handle to dialog box 　UINT uMsg, // message 　WPARAM wParam, // first message parameter 　LPARAM lParam // second message parameter ); //////////////////////////////////////////////////////mian.cpp #include "main.h" #define MAX_LOADSTRING 100 HINSTANCE hInst; // current instance HWND hWnd, hWndDialog; // handle of the dialog TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING]; // The title bar text TCHAR szWindowClass [MAX_LOADSTRING]; // The title bar text CNetworking Networking; CConnection* Connection = NULL; int connections[8]; // holds our connection slots... // Foward declarations of functions included in this code module: ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance); BOOL InitInstance(HINSTANCE, int); LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM); void ReceiveCallback (DWORD ptr) { 　char buff[1024] = ""; 　CConnection* c = reinterpret_cast <CConnection*> (ptr); 　c->Receive (buff, 1024); 　MessageBox (hWnd, buff, "Information", MB_OK | MB_ICONINFORMATION); } void CloseCallback (DWORD ptr) { 　MessageBox (hWnd, "The connection was closed.", "Information", MB_OK | MB_ICONINFORMATION); } void AcceptCallback (DWORD ptr) { 　char cip[15]; 　unsigned int cp = 0; 　CNetworking* net = reinterpret_cast <CNetworking*> (ptr); 　if (Connection && Connection->IsConnected ()) 　 { 　　CConnection* c = net->GetAccepted (); 　　while (c) 　　 { 　　　char nocon[] = "The host can not accept your connection at this time."; 　　　c->Send (nocon, sizeof (nocon)); 　　　c- >Disconnect (); 　　　delete c; 　　　c = net->GetAccepted (); 　　}; 　} 　else 　{ 　　if (Connection) 　　　delete Connection; 　　　Connection = net->GetAccepted (); 　　　 Connection->PeerInfo (&cip[0], 15, &cp); 　　　Connection- >SetReceiveFunc (ReceiveCallback); 　　　Connection->SetCloseFunc (CloseCallback); 　　　char ci[128]; 　　　sprintf (ci, "A connection was accepted.\n\nClient Information:\n %s:%i\n\n", cip, cp); 　　　MessageBox (hWnd, ci, "Client Info", MB_OK | MB_ICONINFORMATION); 　} } int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow) { 　// TODO: Place code here. 　MSG msg; 　// Initialize global strings 　LoadString(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING); 　LoadString(hInstance, IDS_NETWORKING, szWindowClass, MAX_LOADSTRING); 　 MyRegisterClass(hInstance); 　// Perform application initialization: 　 if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow)) 　{ 　　return FALSE; 　} 　// Main message loop: 　while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) 　{ 　　TranslateMessage(&msg); 　　DispatchMessage (&msg); 　} 　return msg.wParam; } ATOM MyRegisterClass (HINSTANCE hInstance) { 　WNDCLASSEX wcex; 　wcex.cbSize = sizeof (WNDCLASSEX); 　wcex.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; 　 wcex.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc; 　wcex.cbClsExtra = 0; 　 wcex.cbWndExtra = 0; 　wcex.hInstance = hInstance; 　wcex.hIcon = LoadIcon(hInstance, (LPCTSTR)IDI_NETWORKING); 　wcex.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW); 　wcex.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW); 　 wcex.lpszMenuName = (LPCSTR)IDM_NETWORKING; 　wcex.lpszClassName = szWindowClass; 　wcex.hIconSm = LoadIcon(wcex.hInstance, (LPCTSTR) IDI_SMALL); 　return RegisterClassEx(&wcex); } BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow) { 　hInst = hInstance; // Store instance handle in our global variable 　hWnd = CreateWindow (szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU, CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL); 　if (! hWnd) 　{ 　　return FALSE; 　} 　ShowWindow(hWnd, nCmdShow); 　UpdateWindow(hWnd); 　return TRUE; } LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) { 　int wmId, wmEvent; 　switch (message) 　{ 　　case WM_CREATE: 　　{ 　　　hWndDialog = NULL; 　　　SetWindowPos (hWnd, HWND_TOP, 0, 0, 200, 44, SWP_NOOWNERZORDER | SWP_NOMOVE); 　　　char jakobIP[225] = ""; 　　　Networking.GetLocalIPs (jakobIP, 225); 　　　MessageBox(NULL, jakobIP, "Info", NULL); 　　　 Networking.SetAcceptFunc (AcceptCallback); 　　　break; 　　} 　　 case WM_COMMAND: 　　　wmId = LOWORD(wParam); 　　　wmEvent = HIWORD (wParam); 　　　// Parse the menu selections: 　　　switch (wmId) 　　　{ 　　　　case IDM_EXIT: 　　　　　DestroyWindow (hWnd); 　　　　　break; 　　　　case IDM_LISTEN: 　　　　　if (Connection) 　　　　　{ 　　　　　　if (MessageBox (hWnd, "You are still connected to a computer.\nPress Yes if you want to disconnect and No to abort.\n\nSince this is just a demonstration of what you can\ndo with Networking I kept things simple.", NULL, MB_YESNO | MB_ICONSTOP) == IDNO) 　　　　　　　break; 　　　　　　　delete Connection; 　　　　　　Connection = NULL; 　　　　　} 　　　　　if (!Networking.Listen (CONNECT_PORT)) 　　　　　{ 　　　　　　char cPort[1024] = ""; 　　　　　　 sprintf (cPort, "Unable to listen at port %i", CONNECT_PORT); 　　　　　　MessageBox (hWnd, cPort, NULL, MB_OK | MB_ICONSTOP); 　　　　　} 　　　　　else 　　　　　{ 　　　　　　char cPort[1024] = ""; 　　　　　　sprintf (cPort, "Now listening at port %i!\nPress 'Ok' to accept incoming connections.", CONNECT_PORT); 　　　　　　MessageBox (hWnd, cPort, "Listening", MB_OK | MB_ICONINFORMATION); 　　　　　} 　　　　　break; 　　　　 case IDM_CANCELLISTEN: 　　　　　if (Networking.IsListening ()) 　　　　　　Networking.StopListen (); 　　　　　else 　　　　　　MessageBox (hWnd, "Unable to cancel listen-process!\nMake sure you are listening.", NULL, MB_OK | MB_ICONINFORMATION); 　　　　　　 break; 　　　　case IDM_CONNECT: 　　　　{ 　　　　　if (Connection) 　　　　　{ 　　　　　　Connection->Disconnect (); 　　　　　} 　　　　　DialogBox (hInst, "CONNECTIP", hWnd, ConnectToIP); 　　　　　break; 　　　　} 　　　　case IDM_SENDMSG: 　　　　　if (!Connection) 　　　　　　MessageBox(hWnd, "Please connect before sending data.", NULL, MB_OK | MB_ICONINFORMATION); 　　　　　else 　　　　　　DialogBox(hInst, "SENDMSG", hWnd, SendString); 　　　　　　break; 　　　　case IDM_DISCONNECT: 　　　　　if (Connection) 　　　　　　Connection- >Disconnect (); 　　　　　else 　　　　　　MessageBox (hWnd, "Unable to close connection!\nMake sure you are connected.", NULL, MB_OK | MB_ICONINFORMATION); 　　　　　　break; 　　　　case IDM_LISTLAN: 　　　　{ 　　　　　char lanlist[1024] = ""; 　　　　　Networking.GetNeighborhood (lanlist, 1024); 　　　　　MessageBox (hWnd, lanlist, "Information", MB_OK | MB_ICONINFORMATION); 　　　　} 　　　　default: 　　　　　return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam); 　　　} 　　　break; 　　case WM_DESTROY: 　　　PostQuitMessage(0); 　　　break; 　　default: 　　　return DefWindowProc (hWnd, message, wParam, lParam); 　} 　return 0; }