linux tcp/ip编程和windows tcp/ip编程差别以及windows socket编程详解

最近要涉及对接现有应用visual c++开发的tcp客户端，花时间了解了下windows下tcp开发和linux的差别，从开发的角度而言，最大的差别是头文件（早期为了推广尽可能兼容，后面越来越扩展，2.0之后更是如此）。从实现的角度来说，跟c/c++开发一样，windows和Linux就是两大阵营，除了标准c/c++部分外，有着各自大量的扩展特性。这个例子比较有点像是关系型数据库，标准都是ISO SQL，但是实现机制、性能、API等，每个数据库厂家都不同，比如oracle/mysql/postgresql都是各有所长。

windows下是：

#include<winsock.h>
#include<winsock2.h>

说白了winsock2.h是winsock.h的升级版，一般而言没有必要使用winsock（其实winsock2是98年公布的,winsock（winsock借鉴了berkeley socket api的思想）则是93年，完全算不上新，98之后的系统已经完全支持了并且是现在的标准，微软于2015年7月终止了对windows 2003的支持），具体差别baidu也可以看到，或者参考《windows sockets网络编程》，windows网络编程不可多得的参考书之一。

linux下是：

#include <netinet/in.h> //大部分都在这儿
#include <unistd.h> // close函数在这儿
#include <sys/socket.h> // 在in.h里已经包含了，可以省了
#include <errno.h> // 错误处理
#include <sys/types.h> // 系统类型定义

因为我们的客户端应用跑在windows下，所以下面重点讲讲windows socket编程，入门官方资料可参考 Getting Started With Winsock https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms738545(v=vs.85).aspx。
在winsock中，提供了两套用于网络编程的接口，一套是很接近标准berkeley也就是Linux下的socket api，几乎现行大部分的网络编程书籍都是基于linux的（一般在实际的编程中，考虑到尽可能减少平台差异问题，会采用尽可能接近标准 socket api的接口）。另外一套则是微软专用的以WSA开头的接口，前者通常接口名都是关键字，后者则基本上都是WSA开头+驼峰式的标准socket api名称。如下：





标准socket接口仅支持同步，专用socket接口支持异步、线程安全等特性。

关于c/c++和java编程的区别可参考博文。http://www.cnblogs.com/zhjh256/p/6007365.html。

winsock在ISO中的角色如下：





winsock2的库文件是Ws2_32.lib。对于tcp/ip编程而言，主要是有两个头文件：

Winsock2.h

Ws2tcpip.h

还有一个可选的iphlpapi.h，这个一个IP帮助器API。

首先建立一个空的visual c++工程，创建一个空的c++文件。

然后包含相关的头文件：

#ifndef WIN32_LEAN_AND_MEAN
#define WIN32_LEAN_AND_MEAN
#endif

#include <windows.h>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <iphlpapi.h>
#include <stdio.h>

#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

int main() {
return 0;
}

然后初始化winsock，如下所示：

int main() {
WSADATA wsaData;  //其中包含关于Windows Sockets的详细实现
int iResult;

// Initialize Winsock
iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);  //用于初始化WS2_32.dll的使用，MAKEWORD(2,2)设置供后续socket调用者使用的最高winsock版本
if (iResult != 0) {
printf("WSAStartup failed: %d\n", iResult);
return 1;
}
}

struct addrinfo *result = NULL,
*ptr = NULL,
hints;

ZeroMemory( &hints, sizeof(hints) );
hints.ai_family = AF_INET;  //关于IP地址族有三个取值,AF_INET:ipv4 AF_INET6:ipv6 AF_UNSPEC:任意,所以一般现在使用ipv4
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;   //表示协议类型,一般应该显示指定,否则默认有可能实现会去获取ipv4，这取决于运行的OS类型,因为每个版本的winsock都在更新,具体变更可参考https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms740642(v=vs.85).aspx

// Resolve the server address and port
iResult = getaddrinfo("localhost", DEFAULT_PORT, &hints, &result);
if (iResult != 0) {
printf("getaddrinfo failed: %d\n", iResult);
WSACleanup();
return 1;
}

SOCKET ConnectSocket = INVALID_SOCKET;

// Attempt to connect to the first address returned by
// the call to getaddrinfo
ptr=result;

// Create a SOCKET for connecting to server
ConnectSocket = socket(ptr->ai_family, ptr->ai_socktype,
ptr->ai_protocol);

if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {
printf("Error at socket(): %ld\n", WSAGetLastError());
freeaddrinfo(result);
WSACleanup();
return 1;
}

// Connect to server.
iResult = connect( ConnectSocket, ptr->ai_addr, (int)ptr->ai_addrlen);
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
closesocket(ConnectSocket);
ConnectSocket = INVALID_SOCKET;
}

// Should really try the next address returned by getaddrinfo
// if the connect call failed
// But for this simple example we just free the resources
// returned by getaddrinfo and print an error message

freeaddrinfo(result);

if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {
printf("Unable to connect to server!\n");
WSACleanup();
return 1;
}
struct test {
unsigned int len;
char name[];
};

int recvbuflen = DEFAULT_BUFLEN;

char *sendbuf = "this is a test";
char recvbuf[DEFAULT_BUFLEN];

unsigned int len = htonl(strlen(sendbuf));  //得到报文长度且必须从主机字节顺序转换为网络字节顺序,收包时使用ntohl, 这里假设报文长度用32位整形

iResult;

// Send an initial buffer
iResult = send(ConnectSocket, (char*)&len, sizeof(unsigned int), 0);  //先发送报文长度,这在实际网络编程下是惯例,可以说没有一个系统是采用固定长度报文的
iResult = send(ConnectSocket, sendbuf, (int)strlen(sendbuf), 0);  //发送报文数据本身
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
printf("send failed: %d\n", WSAGetLastError());
closesocket(ConnectSocket);
WSACleanup();
return 1;
}

printf("Bytes Sent: %ld\n", iResult);

// shutdown the connection for sending since no more data will be sent
// the client can still use the ConnectSocket for receiving data
iResult = shutdown(ConnectSocket, SD_SEND);
if (iResult == SOCKET_ERROR) {
printf("shutdown failed: %d\n", WSAGetLastError());
closesocket(ConnectSocket);
WSACleanup();
return 1;
}

// Receive data until the server closes the connection
do {
iResult = recv(ConnectSocket, recvbuf, recvbuflen, 0);
if (iResult > 0)
printf("Bytes received: %d\n", iResult);
else if (iResult == 0)
printf("Connection closed\n");
else
printf("recv failed: %d\n", WSAGetLastError());
} while (iResult > 0);

跟java socket一样，winsock2，也都提供下列特性：

1、支持异步IO和事件；

2、支持设置socket参数；

3、socket线程安全，多任务可以同时操作。