Socket编程学习之道：揭开Socket编程的面纱

对TCP/IP、UDP、Socket编程这些词你不会非常陌生吧？随着网络技术的发展。这些词充斥着我们的耳朵。

那么我想问：



1.         什么是TCP/IP、UDP？

2.         Socket在哪里呢？

3.         Socket是什么呢？

4.         你会使用它们吗？



什么是TCP/IP、UDP？

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议。是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。

         UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相相应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。

        这里有一张图，表明了这些协议的关系。



                                                                                



                                                                        图1

TCP/IP协议族包含运输层、网络层、链路层。如今你知道TCP/IP与UDP的关系了吧。

Socket在哪里呢？

       在图1中，我们没有看到Socket的影子，那么它究竟在哪里呢？还是用图来说话，一目了然。

图2

原来Socket在这里。

Socket是什么呢？

       Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket事实上就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是所有，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

你会使用它们吗？

       前人已经给我们做了好多的事了，网络间的通信也就简单了很多，但毕竟还是有挺多工作要做的。曾经听到Socket编程。认为它是比較高深的编程知识。可是仅仅要弄清Socket编程的工作原理。神奇的面纱也就揭开了。

       一个生活中的场景。

你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就能够讲话了。

等交流结束，挂断电话结束此次交谈。    生活中的场景就解释了这工作原理，或许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。

图3

先从server端说起。server端先初始化Socket，然后与port绑定(bind)，对port进行监听(listen)。调用accept堵塞，等待client连接。在这时假设有个client初始化一个Socket。然后连接server(connect)。假设连接成功，这时client与server端的连接就建立了。client发送数据请求，server端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给client。client读取数据，最后关闭连接。一次交互结束。

       在这里我就举个简单的样例，我们走的是TCP协议这条路（见图2）。样例用MFC编写，执行的界面例如以下：

图4

图5

在client输入server端的IP地址和发送的数据，然后按发送button。server端接收到数据，然后回应client。client读取回应的数据，显示在界面上。

       以下是接收数据和发送数据的函数：

int    Receive(SOCKET fd,char *szText,int len)

{

       int cnt;

       int rc;

       cnt=len;

while(cnt>0)

       {

              rc=recv(fd,szText,cnt,0);

              if(rc==SOCKET_ERROR)

              {

                     return -1;

             }

if(rc==0)

return len-cnt;

szText+=rc;

cnt-=rc;

}

return len;

}



int Send(SOCKET fd,char *szText,int len)

{

int cnt;

int rc;

cnt=len;

while(cnt>0)

{

rc=send(fd,szText,cnt,0);

if(rc==SOCKET_ERROR)

{

return -1;

}

if(rc==0)

return len-cnt;

szText+=rc;

cnt-=rc;

}

return len;

}

server端：

在server端，主要是启动Socket和监听线程。

#define DEFAULT_PORT      2000

void CServerDlg::OnStart()

{

sockaddr_in local;

DWORD dwThreadID = 0;

local.sin_family=AF_INET;

//设置的port为DEFAULT_PORT。

local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);

//IP地址设置成INADDR_ANY,让系统自己主动获取本机的IP地址。

local.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;

//初始化Socket

m_Listening = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

if(m_Listening == INVALID_SOCKET)

{

return ;

}

//将本地地址绑定到所创建的套接字上

if(bind(m_Listening,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )

{

closesocket(m_Listening);

return ;

}

//创建监听线程，这样也能响应界面上操作。

m_hListenThread = ::CreateThread(NULL,0,ListenThread,this,0,&dwThreadID);

m_StartBtn.EnableWindow(FALSE);

m_StopBtn.EnableWindow(TRUE);

}



监听线程函数：

DWORD WINAPI CServerDlg::ListenThread(LPVOID lpparam)

{

CServerDlg* pDlg = (CServerDlg*)lpparam;

if(pDlg == NULL)

return 0;

SOCKET  Listening = pDlg->m_Listening;

//開始监听是否有client连接。

if(listen(Listening,40) == SOCKET_ERROR)

{

return 0;

}

char szBuf[MAX_PATH];

//初始化

memset(szBuf,0,MAX_PATH);

while(1)

{

SOCKET ConnectSocket;

sockaddr_in    ClientAddr;

int                  nLen = sizeof(sockaddr);

//堵塞直到有client连接。不然多浪费CPU资源。

ConnectSocket = accept(Listening,(sockaddr*)&ClientAddr,&nLen);

//都到client的IP地址。

char *pAddrname = inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr);

pDlg->Receive(ConnectSocket,szBuf,100);

//界面上显示请求数据。

pDlg->SetRequestText(szBuf);

strcat(szBuf," :我是老猫，收到（");

strcat(szBuf,pAddrname);

strcat(szBuf,"）");

//向client发送回应数据

pDlg->Send(ConnectSocket,szBuf,100);

}

return 0;

}

server端一直在监听是否有client连接。如有连接，处理client的请求，给出回应，然后继续监听。

client：

client的发送函数：

#define DEFAULT_PORT      2000

void CClientDlg::OnSend()

{

DWORD dwIP = 0;

TCHAR szText[MAX_PATH];

memset(szText,0,MAX_PATH);

m_IP.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

//把字符串形式的IP地址转成IN_ADDR结构须要的形式。

dwIP = inet_addr(szText);

m_RequestEdit.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

sockaddr_in local;

SOCKET socketTmp;

//必须是AF_INET,表示该socket在Internet域中进行通信

local.sin_family=AF_INET;

//port号

local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);

//server的IP地址。

local.sin_addr.S_un.S_addr=dwIP;

////初始化Socket

socketTmp=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

//连接server

if(connect(socketTmp,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) < 0)

{

closesocket(socketTmp);

MessageBox("连接server失败。");

return ;

}

//发送请求，为简单仅仅发100字节。在server端也规定100字节。

Send(socketTmp,szText,100);

//读取server端返回的数据。

memset(szText,0,MAX_PATH);

//接收server端的回应。

Receive(socketTmp,szText,100);

TCHAR szMessage[MAX_PATH];

memset(szMessage,0,MAX_PATH);

strcat(szMessage,szText);

//界面上显示回应数据。

m_ReplyBtn.SetWindowText(szMessage);

closesocket(socketTmp);

}

client就一个函数完毕了一次通信。

在这里IP地址为何用127.0.0.1呢？使用这个IP地址。server端和client就能执行在同一台机器上。这样调试方便多了。当然你能够在你朋友的机器上执行Server程序(本人在局域网中測试过)。在自己的机器上执行Client程序。当然输入的IP地址就该是你朋友机器的IP地址了。

简单的理论和实践都说了。如今Socket编程不神奇了吧？希望对你有些帮助。