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Socket編程指南及示例程序
 

例子代碼就在我的博客中,包括六個(gè)UDPTCP發(fā)送接受的cpp文件,一個(gè)基于MFC的局域網(wǎng)聊天小工具工程,和此小工具的所有運(yùn)行時(shí)庫、資源和執(zhí)行程序。代碼的壓縮包位置是http://www.blogjava.net/Files/wxb_nudt/socket_src.rar。

1         前言

在一些常用的編程技術(shù)中,Socket網(wǎng)絡(luò)編程可以說是最簡單的一種。而且Socket編程需要的基礎(chǔ)知識(shí)很少,適合初學(xué)者學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程。目前支持網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)、語言和工具繁多,但是大部分都是基于Socket開發(fā)的,雖說這些“高級(jí)”的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屏蔽了大部分底層實(shí)現(xiàn),號(hào)稱能極大程度的簡化開發(fā),而事實(shí)上如果你沒有一點(diǎn)Socket基礎(chǔ),要理解和應(yīng)用這些技術(shù)還是很困難的,而且會(huì)讓你成為“半瓢水”。

深有感觸的是當(dāng)年我學(xué)習(xí)CORBA的時(shí)候,由于當(dāng)時(shí)各方面的基礎(chǔ)薄弱,整整啃了半年書,最終還是一頭霧水。如果現(xiàn)在讓我?guī)б粋€(gè)人學(xué)CORBA,我一定會(huì)安排好順序:首先弄清C++語法;然后是VC編譯環(huán)境或者nmake的用法;接下來學(xué)習(xí)一些網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí);然后是Socket編程;這些大概要花費(fèi)3、4個(gè)月。有了這些基礎(chǔ)學(xué)習(xí)CORBA一周即可弄懂,兩個(gè)月就可以基于CORBA進(jìn)行開發(fā)了。

好了,說了半天其實(shí)中心思想就一個(gè),Socket很簡單,很好學(xué)!如果你會(huì)C++或者JAVA,又懂一點(diǎn)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)如TCPUDP的機(jī)制,那么你看完本文就可以熟練進(jìn)行Socket開發(fā)了。

2         Socket簡介(全文摘抄)

(本節(jié)內(nèi)容全部抄自網(wǎng)絡(luò),不保證正確性,有興趣的可以看看?。?/span>

80年代初,美國政府的高級(jí)研究工程機(jī)構(gòu)(ARPA)給加利福尼亞大學(xué)Berkeley分校提供了資金,讓他們在UNIX操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。在這個(gè)項(xiàng)目中,研究人員為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)了一個(gè)API(應(yīng)用程序接口)。這個(gè)API稱為Socket接口(套接字)。今天,SOCKET接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)最為通用的API,也是在INTERNET上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)最為通用的API

90年代初,由Microsoft聯(lián)合了其他幾家公司共同制定了一套WINDOWS下的網(wǎng)絡(luò)編程接口,即WindowsSockets規(guī)范。它是BerkeleySockets的重要擴(kuò)充,主要是增加了一些異步函數(shù),并增加了符合Windows消息驅(qū)動(dòng)特性的網(wǎng)絡(luò)事件異步選擇機(jī)制。WINDOWSSOCKETS規(guī)范是一套開放的、支持多種協(xié)議的Windows下的網(wǎng)絡(luò)編程接口。從1991年的1.0版到1995年的2.0.8版,經(jīng)過不斷完善并在IntelMicrosoft、SunSGI、Informix、Novell等公司的全力支持下,已成為Windows網(wǎng)絡(luò)編程的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。目前,在實(shí)際應(yīng)用中的WINDOWSSOKCETS規(guī)范主要有1.1版和2.0版。兩者的最重要區(qū)別是1.1版只支持TCP/IP協(xié)議,而2.0版可以支持多協(xié)議。2.0版有良好的向后兼容性,任何使用1.1版的源代碼,二進(jìn)制文件,應(yīng)用程序都可以不加修改地在2.0規(guī)范下使用。

SOCKET實(shí)際在計(jì)算機(jī)中提供了一個(gè)通信端口,可以通過這個(gè)端口與任何一個(gè)具有SOCKET接口的計(jì)算機(jī)通信。應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上傳輸,接收的信息都通過這個(gè)SOCKET接口來實(shí)現(xiàn)。在應(yīng)用開發(fā)中就像使用文件句柄一樣,可以對SOCKET句柄進(jìn)行讀,寫操作。

3         再說兩句

網(wǎng)上很多文章對于Socket的來龍去脈有如教科書一般的精準(zhǔn)。但是涉及具體編程技術(shù)就往往被VC等集成開發(fā)環(huán)境所毒害了,把Windows SDK、MFC、Socket、多線程、DLL以及編譯鏈接等等技術(shù)攪合在一起煮成一鍋夾生飯。

既然要學(xué)習(xí)Socket,就應(yīng)該用最簡單直白的方式把Socket的幾個(gè)使用要點(diǎn)講出來。我認(rèn)為程序員最關(guān)心的有以下幾點(diǎn),按照優(yōu)先級(jí)排列如下:

1.         Socket的機(jī)制是什么?

2.         C/C++Socket需要什么頭文件、庫文件、DLL,它們可以由誰提供,安裝后一般處于系統(tǒng)的哪個(gè)文件夾內(nèi)?

3.         編寫Socket程序需要的編程基礎(chǔ)是什么?

4.         Socket庫內(nèi)最重要的幾個(gè)函數(shù)和數(shù)據(jù)類型是什么?

5.         兩個(gè)最簡單的例子程序;

6.         一個(gè)貼近應(yīng)用的稍微復(fù)雜的Socket應(yīng)用程序。

我將一一講述這些要點(diǎn),并給出從簡到繁,從樸素到花哨的所有源代碼以及編譯鏈接的命令。

4         Socket的機(jī)制是什么?

我們可以簡單的把Socket理解為一個(gè)可以連通網(wǎng)絡(luò)上不同計(jì)算機(jī)程序之間的管道,把一堆數(shù)據(jù)從管道的A端扔進(jìn)去,則會(huì)從管道的B端(也許同時(shí)還可以從C、D、E、F……端冒出來)。管道的端口由兩個(gè)因素來唯一確認(rèn),即機(jī)器的IP地址和程序所使用的端口號(hào)。IP地址的含義所有人都知道,所謂端口號(hào)就是程序員指定的一個(gè)數(shù)字,許多著名的木馬程序成天在網(wǎng)絡(luò)上掃描不同的端口號(hào)就是為了獲取一個(gè)可以連通的端口從而進(jìn)行破壞。比較著名的端口號(hào)有http80端口和ftp21端口(我記錯(cuò)了么?)。當(dāng)然,建議大家自己寫程序不要使用太小的端口號(hào),它們一般被系統(tǒng)占用了,也不要使用一些著名的端口,一般來說使用1000~5000之內(nèi)的端口比較好。

Socket可以支持?jǐn)?shù)據(jù)的發(fā)送和接收,它會(huì)定義一種稱為套接字的變量,發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)首先創(chuàng)建套接字,然后使用該套接字的sendto等方法對準(zhǔn)某個(gè)IP/端口進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送;接收端也首先創(chuàng)建套接字,然后將該套接字綁定到一個(gè)IP/端口上,所有發(fā)向此端口的數(shù)據(jù)會(huì)被該套接字的recv等函數(shù)讀出。如同讀出文件中的數(shù)據(jù)一樣。

5         所需的頭文件、庫文件和DLL

對于目前使用最廣泛的Windows Socket2.0版本,所需的一些文件如下(以安裝了VC6為例說明其物理位置):

l         頭文件winsock2.h,通常處于C:"Program Files"Microsoft Visual Studio"VC98"INCLUDE;查看該頭文件可知其中又包含了windows.hpshpack4.h頭文件,因此在windows中的一些常用API都可以使用;

l         庫文件Ws2_32.lib,通常處于C:"Program Files"Microsoft Visual Studio"VC98"Lib;

l         DLL文件Ws2_32.dll,通常處于C:"WINDOWS"system32,這個(gè)是可以猜到的。

6         編寫Socket程序需要的編程基礎(chǔ)

在開始編寫Socket程序之前,需要以下編程基礎(chǔ):

l         C++語法;

l         一點(diǎn)點(diǎn)windows SDK的基礎(chǔ),了解一些SDK的數(shù)據(jù)類型與API的調(diào)用方式;

l         一點(diǎn)點(diǎn)編譯、鏈接和執(zhí)行的技術(shù);知道cllink的最常用用法即可。

7         UDP

用最通俗的話講,所謂UDP,就是發(fā)送出去就不管的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。因此UDP編程的發(fā)送端只管發(fā)送就可以了,不用檢查網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。下面用例子來說明怎樣編寫UDP,并會(huì)詳細(xì)解釋每個(gè)API和數(shù)據(jù)類型。

7.1 UDP廣播發(fā)送程序

下面是一個(gè)用UDP發(fā)送廣播報(bào)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";//被發(fā)送的字段

    //1.啟動(dòng)SOCKET庫,版本為2.0

    WORD wVersionRequested;

    WSADATA wsaData;

    int err;  

    wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 ); 

    err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

    if ( 0 != err ) //檢查Socket初始化是否成功

    {

       cout<<"Socket2.0初始化失敗,Exit!";

       return;

    }

    //檢查Socket庫的版本是否為2.0

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

    {

       WSACleanup( );

       return;

    }

    //2.創(chuàng)建socket

    sock = socket(

       AF_INET,           //internetwork: UDP, TCP, etc

       SOCK_DGRAM,        //SOCK_DGRAM說明是UDP類型

       0                  //protocol

       );

    if (INVALID_SOCKET == sock ) {

       cout<<"Socket 創(chuàng)建失敗,Exit!";

       return;

    }

    //3.設(shè)置該套接字為廣播類型,

    bool opt = true;

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

    //4.設(shè)置發(fā)往的地址

    sockaddr_in addrto;            //發(fā)往的地址 

    memset(&addrto,0,sizeof(addrto));

    addrto.sin_family = AF_INET;               //地址類型為internetwork

    addrto.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST; //設(shè)置ip為廣播地址

    addrto.sin_port = htons(7861);             //端口號(hào)為7861

    int nlen=sizeof(addrto);

    unsigned int uIndex = 1;

    while(true)

    {

       Sleep(1000); //程序休眠一秒

       //向廣播地址發(fā)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)) //關(guān)閉套接字

    {

       WSAGetLastError();

       return;

    }

    if (!WSACleanup())       //關(guān)閉Socket

    {

       WSAGetLastError();

       return;

    }  

}

編譯命令:

CL /c UDP_Send_Broadcast.cpp

鏈接命令(注意如果找不到該庫,則要在后面的/LIBPATH參數(shù)后加上庫的路徑):

link UDP_Send_Broadcast.obj ws2_32.lib

執(zhí)行命令:

D:"Code"成品代碼"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

下面一一解釋代碼中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)類型與API函數(shù)。有耐心的可以仔細(xì)看看,沒耐心的依葫蘆畫瓢也可以寫程序了。

7.2 SOCKET類型

SOCKETsocket套接字類型,在WINSOCK2.H中有如下定義:

typedef unsigned int    u_int;

typedef u_int           SOCKET;

可知套接字實(shí)際上就是一個(gè)無符號(hào)整型,它將被Socket環(huán)境管理和使用。套接字將被創(chuàng)建、設(shè)置、用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù),最后會(huì)被關(guān)閉。

7.3 WORD類型、MAKEWORD、LOBYTEHIBYTE

WORD類型是一個(gè)16位的無符號(hào)整型,在WTYPES.H中被定義為:

typedef unsigned short WORD;

其目的是提供兩個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ),在Socket中這兩個(gè)字節(jié)可以表示主版本號(hào)和副版本號(hào)。使用MAKEWORD宏可以給一個(gè)WORD類型賦值。例如要表示主版本號(hào)2,副版本號(hào)0,可以使用以下代碼:

WORD wVersionRequested;

wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 ); 

注意低位內(nèi)存存儲(chǔ)主版本號(hào)2,高位內(nèi)存存儲(chǔ)副版本號(hào)0,其值為0x0002。使用宏LOBYTE可以讀取WORD的低位字節(jié),HIBYTE可以讀取高位字節(jié)。

7.4 WSADATA類型和LPWSADATA類型

WSADATA類型是一個(gè)結(jié)構(gòu),描述了Socket庫的一些相關(guān)信息,其結(jié)構(gòu)定義如下:

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,存儲(chǔ)了Socket的版本類型。LPWSADATAWSADATA的指針類型。它們不用程序員手動(dòng)填寫,而是通過Socket的初始化函數(shù)WSAStartup讀取出來。

7.5 WSAStartup函數(shù)

WSAStartup函數(shù)被用來初始化Socket環(huán)境,它的定義如下:

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

其返回值為整型,調(diào)用方式為PASCAL(即標(biāo)準(zhǔn)類型,PASCAL等于__stdcall),參數(shù)有兩個(gè),第一個(gè)參數(shù)為WORD類型,指明了Socket的版本號(hào),第二個(gè)參數(shù)為WSADATA類型的指針。

若返回值為0,則初始化成功,若不為0則失敗。

7.6 WSACleanup函數(shù)

這是Socket環(huán)境的退出函數(shù)。返回值為0表示成功,SOCKET_ERROR表示失敗。

7.7 socket函數(shù)

socket的創(chuàng)建函數(shù),其定義為:

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

第一個(gè)參數(shù)為int af,代表網(wǎng)絡(luò)地址族,目前只有一種取值是有效的,即AF_INET,代表internet地址族;

第二個(gè)參數(shù)為int type,代表網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型,SOCK_DGRAM代表UDP協(xié)議,SOCK_STREAM代表TCP協(xié)議;

第三個(gè)參數(shù)為int protocol,指定網(wǎng)絡(luò)地址族的特殊協(xié)議,目前無用,賦值0即可。

返回值為SOCKET,若返回INVALID_SOCKET則失敗。

7.8 setsockopt函數(shù)

這個(gè)函數(shù)用來設(shè)置Socket的屬性,若不能正確設(shè)置socket屬性,則數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收會(huì)失敗。定義如下:

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

                           const char FAR * optval, int optlen);

其返回值為int類型,0代表成功,SOCKET_ERROR代表有錯(cuò)誤發(fā)生。

第一個(gè)參數(shù)SOCKET s,代表要設(shè)置的套接字;

第二個(gè)參數(shù)int level,代表要設(shè)置的屬性所處的層次,層次包含以下取值:SOL_SOCKET代表套接字層次;IPPROTO_TCP代表TCP協(xié)議層次,IPPROTO_IP代表IP協(xié)議層次(后面兩個(gè)我都沒有用過);

第三個(gè)參數(shù)int optname,代表設(shè)置參數(shù)的名稱,SO_BROADCAST代表允許發(fā)送廣播數(shù)據(jù)的屬性,其它屬性可參考MSDN;

第四個(gè)參數(shù)const char FAR * optval,代表指向存儲(chǔ)參數(shù)數(shù)值的指針,注意這里可能要使用reinterpret_cast類型轉(zhuǎn)換;

第五個(gè)參數(shù)int optlen,代表存儲(chǔ)參數(shù)數(shù)值變量的長度。

7.9 sockaddr_in、in_addr類型,inet_addr、inet_ntoa函數(shù)

sockaddr_in定義了socket發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的地址,定義:

struct sockaddr_in {

        short   sin_family;

        u_short sin_port;

        struct in_addr sin_addr;

        char    sin_zero[8];

};

其中in_addr的定義如下:

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;

首先闡述in_addr的含義,很顯然它是一個(gè)存儲(chǔ)ip地址的聯(lián)合體(忘記union含義的請看c++書),有三種表達(dá)方式:

第一種用四個(gè)字節(jié)來表示IP地址的四個(gè)數(shù)字;

第二種用兩個(gè)雙字節(jié)來表示IP地址;

第三種用一個(gè)長整型來表示IP地址。

in_addr賦值的一種最簡單方法是使用inet_addr函數(shù),它可以把一個(gè)代表IP地址的字符串賦值轉(zhuǎn)換為in_addr類型,如

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

本例子中由于是廣播地址,所以沒有使用這個(gè)函數(shù)。其反函數(shù)是inet_ntoa,可以把一個(gè)in_addr類型轉(zhuǎn)換為一個(gè)字符串。

sockaddr_in的含義比in_addr的含義要廣泛,其各個(gè)字段的含義和取值如下:

第一個(gè)字段short   sin_family,代表網(wǎng)絡(luò)地址族,如前所述,只能取值AF_INET

第二個(gè)字段u_short sin_port,代表IP地址端口,由程序員指定;

第三個(gè)字段struct in_addr sin_addr,代表IP地址;

第四個(gè)字段char    sin_zero[8],很搞笑,是為了保證sockaddr_inSOCKADDR類型的長度相等而填充進(jìn)來的字段。

以下代表指明了廣播地址,端口號(hào)為7861的一個(gè)地址:

    sockaddr_in addrto;            //發(fā)往的地址 

    memset(&addrto,0,sizeof(addrto));

    addrto.sin_family = AF_INET;               //地址類型為internetwork

    addrto.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST; //設(shè)置ip為廣播地址

    addrto.sin_port = htons(7861);             //端口號(hào)為7861

7.10           sockaddr類型

sockaddr類型是用來表示Socket地址的類型,同上面的sockaddr_in類型相比,sockaddr的適用范圍更廣,因?yàn)?/span>sockaddr_in只適用于TCP/IP地址。Sockaddr的定義如下:

struct sockaddr {

 u_short    sa_family;

 char       sa_data[14];

};  

可知sockaddr16個(gè)字節(jié),而sockaddr_in也有16個(gè)字節(jié),所以sockaddr_in是可以強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為sockaddr的。事實(shí)上也往往使用這種方法。

7.11           Sleep函數(shù)

線程掛起函數(shù),表示線程掛起一段時(shí)間。Sleep(1000)表示掛起一秒。定義于WINBASE.H頭文件中。WINBASE.H又被包含于WINDOWS.H中,然后WINDOWS.HWINSOCK2.H包含。所以在本例中使用Sleep函數(shù)不需要包含其它頭文件。

7.12           sendto函數(shù)

Socket中有兩套發(fā)送和接收函數(shù),一是sendtorecvfrom;二是sendrecv。前一套在函數(shù)參數(shù)中要指明地址;而后一套需要先將套接字和一個(gè)地址綁定,然后直接發(fā)送和接收,不需綁定地址。sendto的定義如下:

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

第一個(gè)參數(shù)就是套接字;

第二個(gè)參數(shù)是要傳送的數(shù)據(jù)指針;

第三個(gè)參數(shù)是要傳送的數(shù)據(jù)長度(字節(jié)數(shù));

第四個(gè)參數(shù)是傳送方式的標(biāo)識(shí),如果不需要特殊要求則可以設(shè)置為0,其它值請參考MSDN;

第五個(gè)參數(shù)是目標(biāo)地址,注意這里使用的是sockaddr的指針;

第六個(gè)參數(shù)是地址的長度;

返回值為整型,如果成功,則返回發(fā)送的字節(jié)數(shù),失敗則返回SOCKET_ERROR。

7.13           WSAGetLastError函數(shù)

該函數(shù)用來在Socket相關(guān)API失敗后讀取錯(cuò)誤碼,根據(jù)這些錯(cuò)誤碼可以對照查出錯(cuò)誤原因。

7.14           closesocket

關(guān)閉套接字,其參數(shù)為SOCKET類型。成功返回0,失敗返回SOCKET_ERROR。

7.15           小結(jié)

總結(jié)以上內(nèi)容,寫一個(gè)UDP發(fā)送程序的步驟如下:

1.         WSAStartup函數(shù)初始化Socket環(huán)境;

2.         socket函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)套接字;

3.         setsockopt函數(shù)設(shè)置套接字的屬性,例如設(shè)置為廣播類型;很多時(shí)候該步驟可以省略;

4.         創(chuàng)建一個(gè)sockaddr_in,并指定其IP地址和端口號(hào);

5.         sendto函數(shù)向指定地址發(fā)送數(shù)據(jù),這里的目標(biāo)地址就是廣播地址;注意這里不需要綁定,即使綁定了,其地址也會(huì)被sendto中的參數(shù)覆蓋;若使用send函數(shù)則會(huì)出錯(cuò),因?yàn)?/span>send是面向連接的,而UDP是非連接的,只能使用sendto發(fā)送數(shù)據(jù);

6.         closesocket函數(shù)關(guān)閉套接字;

7.         WSACleanup函數(shù)關(guān)閉Socket環(huán)境。

那么,與之類似,一個(gè)UDP接收程序的步驟如下,注意接收方一定要bind套接字:

1.         WSAStartup函數(shù)初始化Socket環(huán)境;

2.         socket函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)套接字;

3.         setsockopt函數(shù)設(shè)置套接字的屬性,例如設(shè)置為廣播類型;

4.         創(chuàng)建一個(gè)sockaddr_in,并指定其IP地址和端口號(hào);

5.         bind函數(shù)將套接字與接收的地址綁定起來,然后調(diào)用recvfrom函數(shù)或者recv接收數(shù)據(jù); 注意這里一定要綁定,因?yàn)榻邮請?bào)文的套接字必須在網(wǎng)絡(luò)上有一個(gè)綁定的名稱才能保證正確接收數(shù)據(jù);

6.         closesocket函數(shù)關(guān)閉套接字;

7.         WSACleanup函數(shù)關(guān)閉Socket環(huán)境。

廣播接收程序見源程序代碼UDP_Recv_Broadcast.cpp。編譯、鏈接、執(zhí)行與UDP_Send_Broadcast類似。

7.16           UDP點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送接收程序

廣播發(fā)送和接收使用并不廣泛,一般來說指定發(fā)送和接收的IP比較常用。點(diǎn)對點(diǎn)方式的UDP發(fā)送和接收與上面的例子非常類似,不同的就是需要指定一個(gè)具體的IP地址。并且不需要調(diào)用setsockopt設(shè)置socket的廣播屬性。

其具體源代碼見UDP_Send_P2P.cppUDP_Recv_P2P.cpp。

注意在使用這兩個(gè)程序時(shí)要設(shè)為自己所需的IP

8         TCP

TCPUDP最大的不同之處在于TCP是一個(gè)面向連接的協(xié)議,在進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)之前TCP必須進(jìn)行連接,并且在收發(fā)的時(shí)候必須保持該連接。

發(fā)送方的步驟如下(省略了Socket環(huán)境的初始化、關(guān)閉等內(nèi)容):

1.         socket函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)套接字sock

2.         bindsock綁定到本地地址;

3.         listen偵聽sock套接字;

4.         accept函數(shù)接收客戶方的連接,返回客戶方套接字clientSocket;

5.         在客戶方套接字clientSocket上使用send發(fā)送數(shù)據(jù);

6.         closesocket函數(shù)關(guān)閉套接字sockclientSocket;

而接收方的步驟如下:

1.         socket函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)套接字sock;

2.         創(chuàng)建一個(gè)指向服務(wù)方的遠(yuǎn)程地址;

3.         connectsock連接到服務(wù)方,使用遠(yuǎn)程地址;

4.         在套接字上使用recv接收數(shù)據(jù);

5.         closesocket函數(shù)關(guān)閉套接字sock

值得注意的是,在服務(wù)方有兩個(gè)地址,一個(gè)是本地地址myaddr,另一個(gè)是目標(biāo)地址addrto。本地地址myaddr用來和本地套接字sock綁定,目標(biāo)地址被sock用來accept客戶方套接字clientSocket。這樣sockclientSocket連接成功,這兩個(gè)地址也連接上了。在服務(wù)方使用clientSocket發(fā)送數(shù)據(jù),則會(huì)從本地地址傳送到目標(biāo)地址。

在客戶方只有一個(gè)地址,即來源地址addrfrom。這個(gè)地址被用來connect遠(yuǎn)程的服務(wù)方套接字,connect成功則本地套接字與遠(yuǎn)程的來源地址連接了,因此可以使用該套接字接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。其實(shí)這時(shí)客戶方套接字已經(jīng)被隱性的綁定了本地地址,所以不需要顯式調(diào)用bind函數(shù),即使調(diào)用也不會(huì)影像結(jié)果。

具體源代碼見TCP_Send.cppTCP_Recv.cpp。注意將源代碼中的IP地址修改為符合自己需要的IP。為了減少代碼復(fù)雜性,沒有使用讀取本機(jī)IP的代碼,后續(xù)例子程序中含有此功能代碼。

8.1 bind函數(shù)

bind函數(shù)用來將一個(gè)套接字綁定到一個(gè)IP地址。一般只在服務(wù)方(即數(shù)據(jù)發(fā)送方)調(diào)用,很多函數(shù)會(huì)隱式的調(diào)用bind函數(shù)。

8.2 listen函數(shù)

從服務(wù)方監(jiān)聽客戶方的連接。同一個(gè)套接字可以多次監(jiān)聽。

8.3 connectaccept函數(shù)

connect是客戶方連接服務(wù)方的函數(shù),而accept是服務(wù)方同意客戶方連接的函數(shù)。這兩個(gè)配套函數(shù)分別在各自的程序中被成功調(diào)用后就可以收發(fā)數(shù)據(jù)了。

8.4 sendrecv函數(shù)

sendrecv是用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的兩個(gè)重要函數(shù)。send只能在已經(jīng)連接的狀態(tài)下使用,而recv可以面向連接和非連接的狀態(tài)下使用。

send的定義如下:

int WSAAPI send(

    SOCKET s,

    const char FAR * buf,

    int len,

    int flags

    );

其參數(shù)的含義和sendto中的前四個(gè)參數(shù)一樣。而recv的定義如下:

int WSAAPI recv(

    SOCKET s,

    char FAR * buf,

    int len,

    int flags

    );

其參數(shù)含義與send中的參數(shù)含義一樣。

9         一個(gè)局域網(wǎng)聊天工具的編寫

掌握了以上關(guān)于socket的基本用法,編寫一個(gè)局域網(wǎng)聊天程序也就變得非常簡單,如同設(shè)計(jì)一個(gè)普通的對話框程序一樣。

9.1 功能設(shè)計(jì)

功能設(shè)計(jì)如下:

1.         要能夠指定聊天對象的IP和端口(端口可以內(nèi)部確定);

2.         要能夠發(fā)送消息給指定聊天對象;

3.         要能夠接收聊天對象的消息;

4.         接收消息時(shí)要播放聲音;

5.         接收消息時(shí)如果當(dāng)前對話框不是最前端,要閃動(dòng)圖標(biāo);

6.         要有托盤圖標(biāo),可以將對話框收入托盤;

9.2 功能實(shí)現(xiàn)

將內(nèi)部端口設(shè)為3456,提供一個(gè)IP地址控件來設(shè)置聊天對象的IP。該控件必須能夠讀取IP地址并賦值給內(nèi)部變量。將地址轉(zhuǎn)換為in_addr類型。

發(fā)送消息需要使用一個(gè)套接字。

接收消息也需要使用一個(gè)套接字,由于發(fā)送消息也使用了一個(gè)套接字,為了在同一個(gè)進(jìn)程中同時(shí)發(fā)送和接收消息,需要使用多線程技術(shù),將發(fā)送消息的線程設(shè)為主線程;而接收消息的線程設(shè)為子線程,子線程只負(fù)責(zé)接收UDP消息,在收到消息后顯示到主界面中。

接收消息時(shí)播放聲音這個(gè)功能在子線程中完成,使用sndPlaySound函數(shù),并提供一個(gè)wav文件即可。

閃動(dòng)圖標(biāo)這個(gè)最白癡的功能需要使用一個(gè)Timer,在主對話框類中添加一個(gè)OnTimer函數(shù),定時(shí)檢查當(dāng)前窗口狀態(tài)變量是否為假,若為假就每次設(shè)置另一個(gè)圖標(biāo)。若當(dāng)前窗口顯示到最頂端,則設(shè)置為默認(rèn)圖標(biāo)。

托盤圖標(biāo)功能用網(wǎng)上下載的CtrayIcon類輕松搞定。需要提供一個(gè)自定義消息,一個(gè)彈出菜單資源。

9.3 所需資源

頭文件:winsock2.h,Mmsystem.h

庫文件:ws2_32.lib,winmm.lib

dllWs2_32.dll,winmm.dll

wav文件:recv.wav

圖標(biāo):一個(gè)主程序圖標(biāo)IDI_MAIN、四個(gè)變化圖標(biāo)IDI_ICON1~4;

菜單:一個(gè)給托盤用的彈出菜單IDR_TRAYICON;

說明,Mmsystem.hwinmm.lib、winmm.dll是為了那個(gè)播放聲音的功能。

9.4 托盤功能

托盤屬于界面功能,是變更很少的需求,因此首先完成。

1.         引入TRAYICON.HTRAYICON.cpp兩個(gè)類;

2.         CLANTalkDlg類中加入一個(gè)CTrayIconm_trayIcon;屬性;

3.         CLANTalkDlg的構(gòu)造函數(shù)中初始化m_trayIcon,m_trayIcon(IDR_TRAYICON);

4.         添加一個(gè)自定義消息WM_MY_TRAY_NOTIFICATION,即在三個(gè)地方添加消息定義、消息響應(yīng)函數(shù)、消息映射;

5.         InitDialog方法中調(diào)用托盤初始化的兩個(gè)函數(shù)      m_trayIcon.SetNotificationWnd(this, WM_MY_TRAY_NOTIFICATION);    m_trayIcon.SetIcon(IDI_MAIN);

6.         重寫OnClose方法,添加彈出菜單的OnAppSuspendOnAppOpen以及OnAppAbout方法;

7.         重寫對話框的OnCancel方法。

9.5 動(dòng)態(tài)圖標(biāo)

動(dòng)態(tài)圖標(biāo)也是界面相關(guān)功能,首先完成。

1.         添加四個(gè)HICON變量m_hIcon1,m_hIcon2,m_hIcon3,m_hIcon4;

2.         在構(gòu)造函數(shù)中初始化這四個(gè)變量m_hIcon1 = AfxGetApp()->LoadIcon(IDI_ICON1);

3.         InitDialog中設(shè)置調(diào)用SetTimer(1,300,NULL);設(shè)置一個(gè)timerid1,間隔為300微秒;

4.         添加一個(gè)布爾屬性m_bDynamicIcon,指示目前是否需要?jiǎng)討B(tài)圖標(biāo),并給出一個(gè)設(shè)置函數(shù)SetDynamicIcon

5.         添加一個(gè)OnTimer函數(shù),讓每次timer調(diào)用時(shí)根據(jù)m_bDynamicIcon的值修改圖標(biāo);

兩個(gè)地方是用來設(shè)置動(dòng)態(tài)圖標(biāo)的,一個(gè)是當(dāng)程序收到消息并且程序不在桌面頂端時(shí),這時(shí)設(shè)置為動(dòng)態(tài)圖標(biāo),在后面的消息接收線程中處理;二是當(dāng)程序顯示到桌面頂端時(shí),設(shè)置為非動(dòng)態(tài);

重載OnActivate方法可以完成第二個(gè)時(shí)刻的要求。當(dāng)窗口狀態(tài)為WA_ACTIVE或者WA_CLICKACTIVE時(shí)SetDynamicIcon(false),否則設(shè)置SetDynamicIcon(true);

9.6 發(fā)送UDP報(bào)文功能

發(fā)送UDP報(bào)文只需在主線程中完成,需要以下步驟:

1.         初始化Socket環(huán)境,這可以在CLANTalkAppInitInstance中完成,同理關(guān)閉Socket環(huán)境在ExitInstance中完成;我們可以使用前面的方法,也可以直接調(diào)用MFC中的AfxSocketInit函數(shù),這個(gè)函數(shù)可以確保在程序結(jié)束時(shí)自動(dòng)關(guān)閉Socket環(huán)境;

2.         創(chuàng)建socket,考慮到報(bào)錯(cuò)信息需要彈出對話框,因此不在CLANTalkDlg的構(gòu)造函數(shù)中創(chuàng)建,而是在InitDialog中構(gòu)建;發(fā)送報(bào)文的socketm_sendSock

3.         設(shè)置目的地址功能,需要一個(gè)地址賦值函數(shù)setAddress(char* szAddr);可以將一個(gè)字符串地址賦值給sockaddr_in形式的地址;在CLANTalkDlg中增加一個(gè)sockaddr_in m_addrto;屬性;

4.         讀取文本框中的文字,用sendto發(fā)送到對象地址;

5.         清空文本框,在記錄框中添加聊天記錄。

這時(shí)可以使用前面的UDP簡單接收程序來輔助測試,因?yàn)榇藭r(shí)還未完成報(bào)文接收功能。

9.7 接收UDP報(bào)文功能

接收UDP報(bào)文要考慮幾個(gè)問題,第一個(gè)是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)子線程,在子線程中接收報(bào)文;第二是接收報(bào)文和發(fā)送報(bào)文要有互斥機(jī)制,以免沖突;第三是接收到報(bào)文要播放聲音;第四是接收報(bào)文且當(dāng)前窗口不在桌面頂端要調(diào)用動(dòng)態(tài)圖標(biāo)功能。

按照以上需求設(shè)計(jì)步驟如下:

1.         創(chuàng)建接收套接字m_recvSock,

2.         利用gethostnamegethostbyname等函數(shù)獲取本機(jī)IP,并將套接字bind到該地址;

3.         添加一個(gè)CwinThread* m_pRecvThread屬性,并在InitDialog中調(diào)用AfxBeginThread創(chuàng)建子線程;

4.         編寫子線程運(yùn)行函數(shù)void RecvProcess(LPVOID pParam),這時(shí)一個(gè)全局函數(shù),為了方便調(diào)用CLANTalkDlg類中的各種變量與方法,將CLANTalkDlg類的指針作為參數(shù)傳入子線程函數(shù),并將RecvProcess設(shè)置為CLANTalkDlg類的友元。

5.         子線程函數(shù)中完成以下功能:利用recv接收報(bào)文;保存聊天記錄;判斷當(dāng)前窗口是否在前臺(tái),并修改動(dòng)態(tài)圖標(biāo)屬性;播放聲音。

6.         用來記錄聊天信息的ClistBoxSort屬性要去掉,否則記錄會(huì)按內(nèi)容排序,很不好看。在RC編輯器中去掉這個(gè)屬性即可。

7.         最后要注意,在主線程退出時(shí)要保證子線程退出,但此時(shí)子線程還阻塞在recv方法上,因此主線程向自己發(fā)送一條消息消除阻塞,同時(shí)改變子線程退出標(biāo)志保證子線程可以退出。

9.8 設(shè)置聊天對象IP

點(diǎn)擊“確認(rèn)對象”按鈕時(shí),檢測IP地址控件,如果IP地址有效,則將IP地址讀入內(nèi)部屬性。這個(gè)IP地址作為發(fā)送信息的目標(biāo)地址。

這個(gè)設(shè)置只能設(shè)置發(fā)送消息的對象,所有人都可以向本機(jī)發(fā)送信息,只要他的端口是正確的。

9.9 編譯鏈接和運(yùn)行

下載壓縮包后可以打開VC工程編譯鏈接,若直接運(yùn)行則可以點(diǎn)擊LANTalkExeFile目錄中的可執(zhí)行文件,這個(gè)目標(biāo)包含了運(yùn)行所需要的所有dll和資源文件。

當(dāng)然,如果需要可以用InstallShield做一個(gè)安裝程序,不過看來是沒有必要的。

9.10           小結(jié)

這個(gè)聊天程序很簡單,但是基本上具有了一個(gè)框架,可以有最簡單的聊天功能。要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展幾乎已經(jīng)沒有什么技術(shù)問題了。

10    使用好的Socket包可以簡化開發(fā)過程

本文中所有的技術(shù)盡量采用最原始的方式來使用。例如多線程使用的是AfxBeginThread,套接字使用了最原始的套接字,并在很多地方直接使用了SDK函數(shù),而盡量避免了MFC等代碼框架,這是為了方便他人掌握技術(shù)的最基本內(nèi)涵。

其實(shí)在具體的編程中,當(dāng)然是怎么方便怎么來,Socket和多線程以及界面等功能都有大量方便可用的代碼庫,復(fù)用這些代碼庫會(huì)比自己動(dòng)手寫方便很多。但是,掌握了基本原理再使用這些庫,事半功倍!

竟然寫了14頁,真是pf自己?。?/span>

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