socket编程指南及示例程序二(转载)

7 UDP

用最通俗的话讲，所谓UDP，就是发送出去就不管的一种网络协议。因此UDP编程的发送端只管发送就可以了，不用检查网络连接状态。下面用例子来说明怎样编写UDP，并会详细解释每个API和数据类型。

7.1 UDP广播发送程序

下面是一个用UDP发送广播报文的例子。

#include <winsock2.h>

#include <iostream.h>

void main()

{

SOCKET sock; //socket套接字

char szMsg[] = "this is a UDP test package";//被发送的字段

//1.启动SOCKET库，版本为2.0

WORD wVersionRequested;

WSADATA wsaData;

int err;

wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 );

err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

if ( 0 != err ) //检查Socket初始化是否成功

{

cout<<"Socket2.0初始化失败，Exit!";

return;

}

//检查Socket库的版本是否为2.0

if (LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 0 )

{

WSACleanup( );

return;

}

//2.创建socket，

sock = socket(

AF_INET, //internetwork: UDP, TCP, etc

SOCK_DGRAM, //SOCK_DGRAM说明是UDP类型

0 //protocol

);

if (INVALID_SOCKET == sock ) {

cout<<"Socket 创建失败，Exit!";

return;

}

//3.设置该套接字为广播类型，

bool opt = true;

setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, reinterpret_cast<char FAR *>(&opt), sizeof(opt));

//4.设置发往的地址

sockaddr_in addrto; //发往的地址

memset(&addrto,0,sizeof(addrto));

addrto.sin_family = AF_INET; //地址类型为internetwork

addrto.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST; //设置ip为广播地址

addrto.sin_port = htons(7861); //端口号为7861

int nlen=sizeof(addrto);

unsigned int uIndex = 1;

while(true)

{

Sleep(1000); //程序休眠一秒

//向广播地址发送消息

if( sendto(sock, szMsg, strlen(szMsg), 0, (sockaddr*)&addrto,nlen)

== SOCKET_ERROR )

cout<<WSAGetLastError()<<endl;

else

cout<<uIndex++<<":an UDP package is sended."<<endl;

}

if (!closesocket(sock)) //关闭套接字

{

WSAGetLastError();

return;

}

if (!WSACleanup()) //关闭Socket库

{

WSAGetLastError();

return;

}

}

编译命令：

CL /c UDP_Send_Broadcast.cpp

链接命令（注意如果找不到该库，则要在后面的/LIBPATH参数后加上库的路径）：

link UDP_Send_Broadcast.obj ws2_32.lib

执行命令：

D:"Code"成品代码"Socket"socket_src>UDP_Send_Broadcast.exe
1:an UDP package is sended.

2:an UDP package is sended.

3:an UDP package is sended.

4:an UDP package is sended.

^C

下面一一解释代码中出现的数据类型与API函数。有耐心的可以仔细看看，没耐心的依葫芦画瓢也可以写程序了。

7.2 SOCKET类型

SOCKET是socket套接字类型，在WINSOCK2.H中有如下定义：

typedef unsigned int u_int;

typedef u_int SOCKET;

可知套接字实际上就是一个无符号整型，它将被Socket环境管理和使用。套接字将被创建、设置、用来发送和接收数据，最后会被关闭。

7.3 WORD类型、MAKEWORD、LOBYTE和HIBYTE宏

WORD类型是一个16位的无符号整型，在WTYPES.H中被定义为：

typedef unsigned short WORD;

其目的是提供两个字节的存储，在Socket中这两个字节可以表示主版本号和副版本号。使用MAKEWORD宏可以给一个WORD类型赋值。例如要表示主版本号2，副版本号0，可以使用以下代码：

WORD wVersionRequested;

wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 );

注意低位内存存储主版本号2，高位内存存储副版本号0，其值为0x0002。使用宏LOBYTE可以读取WORD的低位字节，HIBYTE可以读取高位字节。

7.4 WSADATA类型和LPWSADATA类型

WSADATA类型是一个结构，描述了Socket库的一些相关信息，其结构定义如下：

typedef struct WSAData {

WORD wVersion;

WORD wHighVersion;

char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];

char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];

unsigned short iMaxSockets;

unsigned short iMaxUdpDg;

char FAR * lpVendorInfo;

} WSADATA;

typedef WSADATA FAR *LPWSADATA;

值得注意的就是wVersion字段，存储了Socket的版本类型。LPWSADATA是WSADATA的指针类型。它们不用程序员手动填写，而是通过Socket的初始化函数WSAStartup读取出来。

7.5 WSAStartup函数

WSAStartup函数被用来初始化Socket环境，它的定义如下：

int PASCAL FAR WSAStartup(WORD wVersionRequired, LPWSADATA lpWSAData);

其返回值为整型，调用方式为PASCAL（即标准类型，PASCAL等于__stdcall），参数有两个，第一个参数为WORD类型，指明了Socket的版本号，第二个参数为WSADATA类型的指针。

若返回值为0，则初始化成功，若不为0则失败。

7.6 WSACleanup函数

这是Socket环境的退出函数。返回值为0表示成功，SOCKET_ERROR表示失败。

7.7 socket函数

socket的创建函数，其定义为：

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

第一个参数为int af，代表网络地址族，目前只有一种取值是有效的，即AF_INET，代表internet地址族；

第二个参数为int type，代表网络协议类型，SOCK_DGRAM代表UDP协议，SOCK_STREAM代表TCP协议；

第三个参数为int protocol，指定网络地址族的特殊协议，目前无用，赋值0即可。

返回值为SOCKET，若返回INVALID_SOCKET则失败。

7.8 setsockopt函数

这个函数用来设置Socket的属性，若不能正确设置socket属性，则数据的发送和接收会失败。定义如下：

int PASCAL FAR setsockopt (SOCKET s, int level, int optname,

const char FAR * optval, int optlen);

其返回值为int类型，0代表成功，SOCKET_ERROR代表有错误发生。

第一个参数SOCKET s，代表要设置的套接字；

第二个参数int level，代表要设置的属性所处的层次，层次包含以下取值：SOL_SOCKET代表套接字层次；IPPROTO_TCP代表TCP协议层次，IPPROTO_IP代表IP协议层次（后面两个我都没有用过）；

第三个参数int optname，代表设置参数的名称，SO_BROADCAST代表允许发送广播数据的属性，其它属性可参考MSDN；

第四个参数const char FAR * optval，代表指向存储参数数值的指针，注意这里可能要使用reinterpret_cast类型转换；

第五个参数int optlen，代表存储参数数值变量的长度。

7.9 sockaddr_in、in_addr类型，inet_addr、inet_ntoa函数

sockaddr_in定义了socket发送和接收数据包的地址，定义：

struct sockaddr_in {

short sin_family;

u_short sin_port;

struct in_addr sin_addr;

char sin_zero[8];

};

其中in_addr的定义如下：

struct in_addr {

union {

struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;

struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;

u_long S_addr;

} S_un;

首先阐述in_addr的含义，很显然它是一个存储ip地址的联合体（忘记union含义的请看c++书），有三种表达方式：

第一种用四个字节来表示IP地址的四个数字；

第二种用两个双字节来表示IP地址；

第三种用一个长整型来表示IP地址。

给in_addr赋值的一种最简单方法是使用inet_addr函数，它可以把一个代表IP地址的字符串赋值转换为in_addr类型，如

addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.2");

本例子中由于是广播地址，所以没有使用这个函数。其反函数是inet_ntoa，可以把一个in_addr类型转换为一个字符串。

sockaddr_in的含义比in_addr的含义要广泛，其各个字段的含义和取值如下：

第一个字段short sin_family，代表网络地址族，如前所述，只能取值AF_INET；

第二个字段u_short sin_port，代表IP地址端口，由程序员指定；

第三个字段struct in_addr sin_addr，代表IP地址；

第四个字段char sin_zero[8]，很搞笑，是为了保证sockaddr_in与SOCKADDR类型的长度相等而填充进来的字段。

以下代表指明了广播地址，端口号为7861的一个地址：

sockaddr_in addrto; //发往的地址

memset(&addrto,0,sizeof(addrto));

addrto.sin_family = AF_INET; //地址类型为internetwork

addrto.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST; //设置ip为广播地址

addrto.sin_port = htons(7861); //端口号为7861

7.10 sockaddr类型

sockaddr类型是用来表示Socket地址的类型，同上面的sockaddr_in类型相比，sockaddr的适用范围更广，因为sockaddr_in只适用于TCP/IP地址。Sockaddr的定义如下：

struct sockaddr {

u_short sa_family;

char sa_data[14];

};

可知sockaddr有16个字节，而sockaddr_in也有16个字节，所以sockaddr_in是可以强制类型转换为sockaddr的。事实上也往往使用这种方法。

7.11 Sleep函数

线程挂起函数，表示线程挂起一段时间。Sleep(1000)表示挂起一秒。定义于WINBASE.H头文件中。WINBASE.H又被包含于WINDOWS.H中，然后WINDOWS.H被WINSOCK2.H包含。所以在本例中使用Sleep函数不需要包含其它头文件。

7.12 sendto函数

在Socket中有两套发送和接收函数，一是sendto和recvfrom；二是send和recv。前一套在函数参数中要指明地址；而后一套需要先将套接字和一个地址绑定，然后直接发送和接收，不需绑定地址。sendto的定义如下：

int PASCAL FAR sendto (SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR *to, int tolen);

第一个参数就是套接字；

第二个参数是要传送的数据指针；

第三个参数是要传送的数据长度（字节数）；

第四个参数是传送方式的标识，如果不需要特殊要求则可以设置为0，其它值请参考MSDN；

第五个参数是目标地址，注意这里使用的是sockaddr的指针；

第六个参数是地址的长度；

返回值为整型，如果成功，则返回发送的字节数，失败则返回SOCKET_ERROR。

7.13 WSAGetLastError函数

该函数用来在Socket相关API失败后读取错误码，根据这些错误码可以对照查出错误原因。

7.14 closesocket

关闭套接字，其参数为SOCKET类型。成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR。

8 TCP

TCP与UDP最大的不同之处在于TCP是一个面向连接的协议，在进行数据收发之前TCP必须进行连接，并且在收发的时候必须保持该连接。

发送方的步骤如下（省略了Socket环境的初始化、关闭等内容）：

1. 用socket函数创建一个套接字sock；
2. 用bind将sock绑定到本地地址；
3. 用listen侦听sock套接字；
4. 用accept函数接收客户方的连接，返回客户方套接字clientSocket；
5. 在客户方套接字clientSocket上使用send发送数据；
6. 用closesocket函数关闭套接字sock和clientSocket；
而接收方的步骤如下：

1. 用socket函数创建一个套接字sock；
2. 创建一个指向服务方的远程地址；
3. 用connect将sock连接到服务方，使用远程地址；
4. 在套接字上使用recv接收数据；
5. 用closesocket函数关闭套接字sock；
值得注意的是，在服务方有两个地址，一个是本地地址myaddr，另一个是目标地址addrto。本地地址myaddr用来和本地套接字sock绑定，目标地址被sock用来accept客户方套接字clientSocket。这样sock和clientSocket连接成功，这两个地址也连接上了。在服务方使用clientSocket发送数据，则会从本地地址传送到目标地址。

在客户方只有一个地址，即来源地址addrfrom。这个地址被用来connect远程的服务方套接字，connect成功则本地套接字与远程的来源地址连接了，因此可以使用该套接字接收远程数据。其实这时客户方套接字已经被隐性的绑定了本地地址，所以不需要显式调用bind函数，即使调用也不会影像结果。

具体源代码见TCP_Send.cpp和TCP_Recv.cpp。注意将源代码中的IP地址修改为符合自己需要的IP。为了减少代码复杂性，没有使用读取本机IP的代码，后续例子程序中含有此功能代码。

8.1 bind函数

bind函数用来将一个套接字绑定到一个IP地址。一般只在服务方（即数据发送方）调用，很多函数会隐式的调用bind函数。

8.2 listen函数

从服务方监听客户方的连接。同一个套接字可以多次监听。

8.3 connect和accept函数

connect是客户方连接服务方的函数，而accept是服务方同意客户方连接的函数。这两个配套函数分别在各自的程序中被成功调用后就可以收发数据了。

8.4 send和recv函数

send和recv是用来发送和接收数据的两个重要函数。send只能在已经连接的状态下使用，而recv可以面向连接和非连接的状态下使用。

send的定义如下：

int WSAAPI send(

SOCKET s,

const char FAR * buf,

int len,

int flags

);

其参数的含义和sendto中的前四个参数一样。而recv的定义如下：

int WSAAPI recv(

SOCKET s,

char FAR * buf,

int len,

int flags

);

其参数含义与send中的参数含义一样。