Windows Socket API 使用經驗

本文是我在進行MS-Windows、HP-Unix網路編程的實踐過程中總結出來的一些經驗，僅供大家參考。本文所談到的Socket函數如果沒有特別說明，都是指的Windows Socket API。一、WSAStartup函數int WSAStartup(WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWSAData);使用Socket的程式在使用Socket之前必須調用WSAStartup函數。該函數的第一個參數指明程式請求使用的Socket版本，其中高位位元組指明副版本、低位位元組指明主要版本；作業系統利用第二個參數返回請求的Socket的版本資訊。當一個應用程式調用WSAStartup函數時，作業系統根據請求的Socket版本來搜尋相應的Socket庫，然後綁定找到的Socket庫到該應用程式中。以後應用程式就可以調用所請求的Socket庫中的其它Socket函數了。該函數執行成功後返回0。例：假如一個程式要使用2.1版本的Socket,那麼程式碼如下wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 1 );err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );二、WSACleanup函數int WSACleanup (void);應用程式在完成對請求的Socket庫的使用後，要調用WSACleanup函數來解除與Socket庫的綁定並且釋放Socket庫所佔用的系統資源。三、socket函數SOCKET socket(int af,int type,int protocol);應用程式調用socket函數來建立一個能夠進行網路通訊的通訊端。第一個參數指定應用程式使用的通訊協定的協議族，對於TCP/IP協議族，該參數置 PF_INET;第二個參數指定要建立的通訊端類型，流通訊端類型為SOCK_STREAM、資料通訊端類型為SOCK_DGRAM；第三個參數指定應用程式所使用的通訊協定。該函數如果調用成功就返回新建立的通訊端的描述符，如果失敗就返回INVALID_SOCKET。通訊端描述符是一個整數類型的值。每個進程的進程空間裡都有一個通訊端描述符表，該表中存放著通訊端描述符和通訊端資料結構的對應關係。該表中有一個欄位存放新建立的通訊端的描述符，另一個欄位存放通訊端資料結構的地址，因此根據通訊端描述符就可以找到其對應的通訊端資料結構。每個進程在自己的進程空間裡都有一個通訊端描述符表但是通訊端資料結構都是在作業系統的核心緩衝裡。下面是一個建立流通訊端的例子：struct protoent *ppe;ppe=getprotobyname("tcp");SOCKET ListenSocket=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,ppe->p_proto);四、closesocket函數int closesocket(SOCKET s);closesocket 函數用來關閉一個描述符為s通訊端。由於每個進程中都有一個通訊端描述符表，表中的每個通訊端描述符都對應了一個位於作業系統緩衝區中的通訊端資料結構，因此有可能有幾個通訊端描述符指向同一個通訊端資料結構。通訊端資料結構中專門有一個欄位存放該結構的被引用次數，即有多少個通訊端描述符指向該結構。當調用closesocket函數時，作業系統先檢查通訊端資料結構中的該欄位的值，如果為1，就表明只有一個通訊端描述符指向它，因此作業系統就先把s在通訊端描述符表中對應的那條表項清除，並且釋放s對應的通訊端資料結構；如果該欄位大於1，那麼作業系統僅僅清除s在通訊端描述符表中的對應表項，並且把 s對應的通訊端資料結構的引用次數減1。closesocket函數如果執行成功就返回0，否則返回SOCKET_ERROR。五、send函數int send(SOCKET s,const char FAR *buf,int len,int flags);不論是客戶還是伺服器應用程式都用send函數來向TCP串連的另一端發送資料。客戶程式一般用send函數向伺服器發送請求，而伺服器則通常用send函數來向客戶程式發送應答。該函數的第一個參數指定發送端通訊端描述符；第二個參數指明一個存放應用程式要發送資料的緩衝區；第三個參數指明實際要發送的資料的位元組數；第四個參數一般置0。這裡只描述同步Socket的send函數的執行流程。當調用該函數時，send先比較待發送資料的長度len和通訊端 s的發送緩衝區的長度，如果len大於s的發送緩衝區的長度，該函數返回SOCKET_ERROR；如果len小於或者等於s的發送緩衝區的長度，那麼 send先檢查協議是否正在發送s的發送緩衝中的資料，如果是就等待協議把資料發送完，如果協議還沒有開始發送s的發送緩衝中的資料或者s的發送緩衝中沒有資料，那麼send就比較s的發送緩衝區的剩餘空間和len，如果len大於剩餘空間大小send就一直等待協議把s的發送緩衝中的資料發送完，如果 len小於剩餘空間大小send就僅僅把buf中的資料copy到剩餘空間裡（注意並不是send把s的發送緩衝中的資料傳到串連的另一端的，而是協議傳的，send僅僅是把buf中的資料copy到s的發送緩衝區的剩餘空間裡）。如果send函數copy資料成功，就返回實際copy的位元組數，如果 send在copy資料時出現錯誤，那麼send就返回SOCKET_ERROR；如果send在等待協議傳送資料時網路斷開的話，那麼send函數也返回SOCKET_ERROR。要注意send函數把buf中的資料成功copy到s的發送緩衝的剩餘空間裡後它就返回了，但是此時這些資料並不一定馬上被傳到串連的另一端。如果協議在後續的傳送過程中出現網路錯誤的話，那麼下一個Socket函數就會返回SOCKET_ERROR。（每一個除send外的 Socket函數在執行的最開始總要先等待通訊端的發送緩衝中的資料被協議傳送完畢才能繼續，如果在等待時出現網路錯誤，那麼該Socket函數就返回 SOCKET_ERROR）注意：在Unix系統下，如果send在等待協議傳送資料時網路斷開的話，調用send的進程會接收到一個SIGPIPE訊號，進程對該訊號的預設處理是進程終止。六、recv函數int recv(SOCKET s,char FAR *buf,int len,int flags);不論是客戶還是伺服器應用程式都用recv函數從TCP串連的另一端接收資料。該函數的第一個參數指定接收端通訊端描述符；第二個參數指明一個緩衝區，該緩衝區用來存放recv函數接收到的資料；第三個參數指明buf的長度；第四個參數一般置0。這裡只描述同步Socket的recv函數的執行流程。當應用程式調用recv函數時，recv先等待s的發送緩衝中的資料被協議傳送完畢，如果協議在傳送s的發送緩衝中的資料時出現網路錯誤，那麼recv函數返回 SOCKET_ERROR，如果s的發送緩衝中沒有資料或者資料被協議成功發送完畢後，recv先檢查通訊端s的接收緩衝區，如果s接收緩衝區中沒有資料或者協議正在接收資料，那麼recv就一直等待，只到協議把資料接收完畢。當協議把資料接收完畢，recv函數就把s的接收緩衝中的資料copy到buf 中（注意協議接收到的資料可能大於buf的長度，所以在這種情況下要調用幾次recv函數才能把s的接收緩衝中的資料copy完。recv函數僅僅是 copy資料，真正的接收資料是協議來完成的），recv函數返回其實際copy的位元組數。如果recv在copy時出錯，那麼它返回 SOCKET_ERROR；如果recv函數在等待協議接收資料時網路中斷了，那麼它返回0。注意：在Unix系統下，如果recv函數在等待協議接收資料時網路斷開了，那麼調用recv的進程會接收到一個SIGPIPE訊號，進程對該訊號的預設處理是進程終止。七、bind函數int bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR *name,int namelen);當建立了一個Socket以後，通訊端資料結構中有一個預設的IP地址和預設的連接埠號碼。一個服務程式必須調用bind函數來給其綁定一個IP地址和一個特定的連接埠號碼。客戶程式一般不必調用bind函數來為其Socket綁定IP地址和斷口號。該函數的第一個參數指定待綁定的Socket描述符；第二個參數指定一個sockaddr結構，該結構是這樣定義的：struct sockaddr {u_short sa_family;char sa_data[14];};sa_family指定地址族，對於TCP/IP協議族的通訊端，給其置AF_INET。當對TCP/IP協議族的通訊端進行綁定時，我們通常使用另一個地址結構：struct sockaddr_in {short sin_family;u_short sin_port;struct in_addr sin_addr;char sin_zero[8];};其中sin_family置AF_INET；sin_port指明連接埠號碼；sin_addr結構體中只有一個唯一的欄位s_addr，表示IP地址，該欄位是一個整數，一般用函數inet_addr（）把字串形式的IP地址轉換成unsigned long型的整數值後再置給s_addr。有的伺服器是多重主機機，至少有兩個網卡，那麼運行在這樣的伺服器上的服務程式在為其Socket綁定IP地址時可以把htonl(INADDR_ANY)置給s_addr，這樣做的好處是不論哪個網段上的客戶程式都能與該服務程式通訊；如果只給運行在多重主機機上的服務程式的Socket綁定一個固定的IP地址，那麼就只有與該IP地址處於同一個網段上的客戶程式才能與該服務程式通訊。我們用0來填充 sin_zero數組，目的是讓sockaddr_in結構的大小與sockaddr結構的大小一致。下面是一個bind函數調用的例子：struct sockaddr_in saddr；saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(8888);saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);bind(ListenSocket,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr))；八、listen函數int listen( SOCKET s, int backlog );服務程式可以調用listen函數使其流通訊端s處於監聽狀態。處於監聽狀態的流通訊端s將維護一個客戶串連請求隊列，該隊列最多容納backlog個客戶串連請求。假如該函數執行成功，則返回0；如果執行失敗，則返回SOCKET_ERROR。九、accept函數SOCKET accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen);服務程式調用accept函數從處於監聽狀態的流通訊端s的客戶串連請求隊列中取出排在最前的一個客戶請求，並且建立一個新的通訊端來與客戶通訊端建立串連通道，如果串連成功，就返回新建立的通訊端的描述符，以後與客戶通訊端交換資料的是新建立的通訊端；如果失敗就返回INVALID_SOCKET。該函數的第一個參數指定處於監聽狀態的流通訊端；作業系統利用第二個參數來返回新建立的通訊端的地址結構；作業系統利用第三個參數來返回新建立的通訊端的地址結構的長度。下面是一個調用accept的例子：struct sockaddr_in ServerSocketAddr;int addrlen;addrlen=sizeof(ServerSocketAddr);ServerSocket=accept(ListenSocket,(struct sockaddr *)&ServerSocketAddr,&addrlen);十、connect函數int connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR *name,int namelen);客戶程式調用connect函數來使客戶Socket s與監聽於name所指定的電腦的特定連接埠上的服務Socket進行串連。如果串連成功，connect返回0；如果失敗則返回SOCKET_ERROR。下面是一個例子：struct sockaddr_in daddr;memset((void *)&daddr,0,sizeof(daddr));daddr.sin_family=AF_INET;daddr.sin_port=htons(8888);daddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("133.197.22.4");connect(ClientSocket,(struct sockaddr *)&daddr,sizeof(daddr));