Winsock是Windows操作系統(tǒng)上的套接字API，用于在網(wǎng)絡上進行數(shù)據(jù)通信。套接字通信是一種允許應用程序在計算機網(wǎng)絡上進行實時數(shù)據(jù)交換的技術(shù)。通過使用Windows提供的API，應用程序可以創(chuàng)建一個套接字來進行數(shù)據(jù)通信。這個套接字可以綁定到一個端口，以允許其他應用程序連接它。另外，Winsock可以使用TCP/IP、UDP等協(xié)議來完成不同類型的數(shù)據(jù)傳輸任務。在網(wǎng)絡應用程序開發(fā)中，套接字通信可以幫助應用程序開發(fā)者實現(xiàn)客戶端/服務端模型，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

一般套接字通信需要經(jīng)歷，創(chuàng)建套接字(Socket)，綁定(Bind)，監(jiān)聽(Listen)，接受(Accept)，連接(Connect)，發(fā)送數(shù)據(jù)(Send)，接收數(shù)據(jù)(Receive)，關(guān)閉(Close)等幾個關(guān)鍵步驟，當讀者需要使用網(wǎng)絡通信時需引入winsock2.h頭文件，并通過#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")包含對應庫，需要注意的是該頭文件與windows.h頭沖突，如果兩者同時存在則會出現(xiàn)編譯不通過的情況；

14.1.1 服務端通信

（1）WSAStartup(MAKEWORD(2, 0), &WSAData)

當讀者需要使用套接字編程時，不論是服務端還是客戶端都需要調(diào)用WSAStartup初始化套接字庫，該函數(shù)接受兩個參數(shù)傳遞，第一個參數(shù)一般默認會傳遞MAKEWORD(2, 0) 它是一個宏，用于將兩個8位的字節(jié)合并成一個16位的字，在MAKEWORD(2, 0)中，括號內(nèi)的數(shù)字分別代表高位字節(jié)（2）和低位字節(jié)（0），宏會將它們合并成一個16位的無符號short整型數(shù)據(jù)，即0000001000000000（二進制），表示Winsock的版本號為2.0。第二個參數(shù)WSADATA結(jié)構(gòu)體，用于Winsock初始化時存儲相關(guān)的信息，一般會在全局WSADATA WSAData;直接定義得到。

#include <iostream>
#include <winsock2.h>
#include <WS2tcpip.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

// 定義結(jié)構(gòu)體
WSADATA WSAData;

// 啟動winsock中的WSAStartup()函數(shù)對Winsock DLL進行初始化
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 0), &WSAData) == SOCKET_ERROR)
{
    std::cout << "WSA動態(tài)庫初始化失敗" << std::endl;
    return 0;
}

（2）socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)

通信的第二步則是調(diào)用Socket()函數(shù)，該函數(shù)是用于創(chuàng)建一個套接字的系統(tǒng)調(diào)用。在該函數(shù)中，給定三個參數(shù)，分別為地址族(Address Family)、套接字類型(Socket Type)和協(xié)議(Protocol)，套接字在初始化并完成時會返回一個SOCKET類型的文件描述符句柄，此處我們將該句柄存儲至server_socket變量內(nèi)。AF_INET用于指定套接字地址族為IPv4類型，SOCK_STREAM則用于指定該套接字的類型為流式套接字，用于面向連接的可靠數(shù)據(jù)傳輸(TCP協(xié)議)。

// 服務進程創(chuàng)建套接字句柄（用于監(jiān)聽）
SOCKET server_socket;

// 調(diào)用socket()函數(shù)創(chuàng)建一個流套接字，參數(shù)（網(wǎng)絡地址類型，套接字類型，網(wǎng)絡協(xié)議）
if ((server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == ERROR)
{
  std::cout << "Socket 創(chuàng)建失敗" << std::endl;
  WSACleanup();
  return 0;
}

（3）bind(server_socket, (LPSOCKADDR)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr))

套接字編程的第三步則是綁定，套接字的綁定需要調(diào)用bind()函數(shù)實現(xiàn)，該函數(shù)接受三個參數(shù)傳遞，第一個參數(shù)是socket()中創(chuàng)建的套接字文件描述符句柄，該參數(shù)用于指定針對哪一個套接字進行操作，第二個參數(shù)則是sockaddr_in類型的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體內(nèi)用于指定需要綁定套接字的具體類型參數(shù)等信息，在如下代碼中我們通過ServerAddr.sin_family = AF_INET;將套接字類型設(shè)置為了互聯(lián)網(wǎng)域模式，通過ServerAddr.sin_port = htons(9999);指定了需要綁定的端口號，而ServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");則用于指定了要綁定本機的那個網(wǎng)口，一般而言如果讀者需要在本機使用此處可填入127.0.0.1而如果偵聽任意一個網(wǎng)口則可使用0.0.0.0，第三個參數(shù)則是傳入結(jié)構(gòu)體的長度，此處通過sizeof(ServerAddr)方法得到，最終將結(jié)構(gòu)體ServerAddr直接填入綁定函數(shù)即可實現(xiàn)對網(wǎng)絡套接字的綁定。

// 結(jié)構(gòu)sockaddr_in用來標識TCP/IP協(xié)議下的地址，可強制轉(zhuǎn)換為sockaddr結(jié)構(gòu)
struct sockaddr_in ServerAddr;

// 字段sin_family必須設(shè)為AF_INET，表示該Socket處于Internet域
ServerAddr.sin_family = AF_INET;

// 字段sin_port用于指定服務端口，注意避免沖突
ServerAddr.sin_port = htons(9999);

// 字段sin_addr用于把一個IP地址保存為一個4字節(jié)，無符號長整型，根據(jù)不同用法還可表示本地或遠程IP地址
// 該字段可以直接使用INADDR_ANY代表偵聽所有地址，也可指定地址
ServerAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");

// 調(diào)用bind()函數(shù)將本地地址綁定到所創(chuàng)建的套接字上，以在網(wǎng)絡上標識該套接字
if (bind(server_socket, (LPSOCKADDR)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr)) == SOCKET_ERROR)
{
  std::cout << "綁定套接字失敗" << std::endl;
  closesocket(server_socket);
  WSACleanup();
  return 0;
}

（4）listen(server_socket, 10)

當套接字被綁定后，接下來則是偵聽套接字，通過調(diào)用listen()函數(shù)將套接字置入監(jiān)聽模式并準備接受連接請求，該函數(shù)需要傳入兩個參數(shù)，參數(shù)1為套接字套接字句柄，參數(shù)二為偵聽套接字最大連接數(shù)，如果進入偵聽狀態(tài)則說明該套接字是等待連接狀態(tài)，一旦服務器接受了連接，它可以使用返回的套接字對象與發(fā)起連接的客戶端進行通信。

// 將 ServerAddr.sin_addr 網(wǎng)絡字節(jié)序,轉(zhuǎn)為本機偵聽IP地址
char local_address[20];
inet_ntop(AF_INET, &ServerAddr.sin_addr, local_address, 16);
std::cout << "偵聽本地地址: " << local_address << " 偵聽本地端口: " << ntohs(ServerAddr.sin_port) << std::endl;

// 參數(shù)（已捆綁未連接的套接字描述字，正在等待連接的最大隊列長度）
if (listen(server_socket, 10) == SOCKET_ERROR)
{
  std::cout << "偵聽套接字失敗" << std::endl;
  closesocket(server_socket);
  WSACleanup();
  return 0;
}

（5）accept(server_socket, (LPSOCKADDR)0, (int*)0)

當一個套接字進入偵聽狀態(tài)后則下一步是需要等待有客戶端連接到本端，當服務器通過調(diào)用listen()函數(shù)開始監(jiān)聽連接請求時，客戶端可以通過使用connect()函數(shù)嘗試與服務器建立連接。一旦客戶端發(fā)送連接請求，服務器將收到通知。然后服務器可以使用accept()函數(shù)接受連接請求并創(chuàng)建一個新的套接字對象，該對象可以用于與客戶端進行通信。

accept() 函數(shù)通常在一個循環(huán)中使用，以便服務器可以在等待新連接時繼續(xù)處理已連接的客戶端。每次調(diào)用accept()函數(shù)時，如果有連接請求，則函數(shù)將阻塞直到一個連接請求被接受。一旦連接請求被接受，函數(shù)將返回一個新的套接字對象和客戶端的地址信息。

在接受連接請求并創(chuàng)建新的套接字對象之后，服務器可以使用該對象與客戶端進行通信。同時，服務器可以使用原始的server_socket套接字對象來等待更多的連接請求，以便能夠接受更多的客戶端連接。

如下的代碼中當accept()接收到等待消息時，則會將該句柄保存至message_socket變量內(nèi)，此時用戶只需要向該指針中發(fā)送recv()或接收send()數(shù)據(jù)即可，此時套接字通信即可正式被建立起來。

// 數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)
SOCKET message_socket;
char buf[8192] = {0};
while (1)
{
  // 進入監(jiān)聽狀態(tài)后，調(diào)用accept()函數(shù)接收客戶端的連接請求，并把連接傳給msgsock套接字
  // 原sock套接字繼續(xù)監(jiān)聽其他客戶機連接請求
  if ((message_socket = accept(server_socket, (LPSOCKADDR)0, (int*)0)) == INVALID_SOCKET)
  {
    continue;
  }

  // 初始化數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)
  memset(buf, 0, sizeof(buf));
   
  // 接收客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)
  bool ref = recv(message_socket, buf, 8192, 0);
  if (ref != 0)
  {
    std::cout << "接收數(shù)據(jù): " << buf << std::endl;
  }
  
  // 關(guān)閉子套接字
  closesocket(message_socket);
}

至此我們的服務端將被運行起來，需要注意的是服務端程序如果需要結(jié)束本次會話則需要手動調(diào)用closesocket(server_socket);關(guān)閉一個套接字句柄，當整個進程執(zhí)行結(jié)束后讀者還需要調(diào)用WSACleanup()終止對Winsock DLL的使用，并釋放資源。

14.1.2 客戶端通信

對于客戶端通信而言其流程與服務端通信基本保持一致，該流程分別是，創(chuàng)建套接字，連接到服務器，建立連接，發(fā)送數(shù)據(jù)，關(guān)閉連接，對于初始化部分客戶端通信與服務端沒有任何區(qū)別，唯一的區(qū)別在于對于服務端而言一般是使用listen()函數(shù)偵聽套接字，而對于客戶端而言則是使用connect()函數(shù)連接到服務端，一旦連接建立成功，客戶端可以通過向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)來與服務器進行通信。

在調(diào)用connect(socket_addr)時，需要傳遞一個參數(shù)sockaddr。sockaddr 是一個結(jié)構(gòu)體，包含了客戶端與服務器的地址信息，包括其IP地址和端口號。在C/C++中，sockaddr 結(jié)構(gòu)體通常被定義為sockaddr_in結(jié)構(gòu)體，包含了IP地址和端口號等信息。如果連接建立成功，connect() 函數(shù)將返回 0。如果連接失敗，則會返回一個錯誤代碼，其中最常見的錯誤是連接超時或目標主機拒絕連接。

一旦連接建立成功，客戶端可以使用新創(chuàng)建的套接字對象向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)，并使用recv()函數(shù)從服務器接收數(shù)據(jù)。一般來說，在與服務器進行通信之前，客戶端套接字需要使用bind()函數(shù)指定一個本地地址和端口，以確保數(shù)據(jù)可以正確地傳輸。

int main(int argc, char* argv[])
{
  char buf[8192] = { 0 };

  while (1)
  {
    std::cout << "發(fā)送數(shù)據(jù): ";
    int inputLen = 0;
    memset(buf, 0, sizeof(buf));

    // 輸入以回車鍵為結(jié)束標識
    while ((buf[inputLen++] = getchar()) != '\n'){ ; }

    // 初始化
    WSADATA WSAData;
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 0), &WSAData) == SOCKET_ERROR)
    {
      continue;
    }

    // 創(chuàng)建套接字
    SOCKET client_socket;
    if ((client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == SOCKET_ERROR)
    {
      WSACleanup();
      continue;
    }

    // 填充通信結(jié)構(gòu)體
    struct sockaddr_in ClientAddr;
    ClientAddr.sin_family = AF_INET;
    ClientAddr.sin_port = htons(9999);
    ClientAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    // 連接到服務端
    if (connect(client_socket, (LPSOCKADDR)&ClientAddr, sizeof(ClientAddr)) == SOCKET_ERROR)
    {
      closesocket(client_socket);
      WSACleanup();
      continue;
    }

    // 向服務端發(fā)送數(shù)據(jù)
    send(client_socket, buf, 8192, 0);

    // 關(guān)閉套接字
    closesocket(client_socket);
    WSACleanup();
  }

  return 0;
}

讀者可自行運行上述程序，啟動服務端與客戶端，并發(fā)送測試數(shù)據(jù)觀察變化，當發(fā)送數(shù)據(jù)后讀者應該能看到如下圖所示的提示信息；

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-710596.html

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