windows Socket

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Windows socket编程基础

一、Winsock初始化

在进行winsock编程前需要进行初始化，调用WSAStartup函数，设置当前的winsock的版本和初始化相对应版本的库。

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#include <winsock2.h>
int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA, lpWSAData);
  • wVersionRequested：当前所使用的winsock版本信息。使用MAKEWORD()函数，产生一个版本号，副版本号为高位，主版本号为低位，如版本号为2.1，则MAKEWORD(1,2)，返回0x0102。
  • lpWSAData：WSAData结构体变量指针
  • return：0成功，非0失败

当要注销该库时使用函数WSACleanup(void);，成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR。

二、数据类型之间的转换

网络与本低字节序的转换

在计算机当中，根据cpu或操作系统的不同可分为大端存储(Big Endian)和小端存储(Little Endian)。

大端存储：高位字节存放到地位地址
小端存储：高位字节存放到高位地址

字节序转换函数

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unsigned short htos(unsigned short);
unsigned short ntoh(unsigned short);
unsigned long htol(unsigned long);
unsigned long ntoh(unsigned long);

h代表主机(host)字节序，n代表网络(network)字节序。

在windows平台下，大部分采用大端法，但是在网络中以小端法方式传输，所以在接收时要进行字节序的转换。

字符串跟IP地址之间的转换

从字符串转换到IP

在SOCKADDR_IN的sin_addr中保存的是32位整数型，而人为添加的IP是一个点分十进制字符串，所以需要通过转换才能使IP地址被传递到SOCKADDR_IN的变量中。这就是所谓的网络字节序的转换。

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//windows platform
#include <WinSock2.h>
unsigned long inet_addr(const char *string);
  • return：成功时返回32位小端（或大端）序整数，失败返回INADDR_NONE

从IP转换到字符串

有时候需要获取到从网络当中获得的IP地址并通过点分十进制显示出来。在Windows平台上只有inet_ntoa()，没有inet_aton()。

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//windows platform
#include <WinSock2.h>
char* inet_ntoa(struct in_addr adr);
  • in：具有整型IP地址的in_addr变量。
  • return：成功返回地址字符串，失败返回-1。

示例

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/*inet_addr用例*/
{
    char *ip_str1 = "192.168.0.1";
    SOCKADDR_IN sockaddr;
    //将字符串转换成整数
    sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip_str1);
}

/*inet_ntoa用例*/
{
    SOCKADDR_IN sockaddr;
    char ip_str[20];
    sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(0x02030104);

    ip_str = inet_ntoa(sockaddr.sin_addr);
}

WinSock2自带转换函数

WSAStringToAddress&WSAAddressToString，这两个转换函数功能跟inet_ntoa,inet_addr一致，支持IPv4和IPv6，但是不支持跨平台，兼容性差。

WSAStringToAddress

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#include <WinSock2.h>
INT WSAStringToAddress(
    _In_    LPWSTR             AddressString,
    _In_    INT                AddressFamily,
    _In_opt_ LPWSAPROTOCOL_INFOW lpProtocolInfo,
    _Out_writes_bytes_to_(*lpAddressLength,*lpAddressLength) LPSOCKADDR lpAddress,
    _Inout_ LPINT              lpAddressLength
)
  • AddressString：含有端口号和ip的字符串。
  • AddressFamily：地址协议族。
  • lpProtocolInfo：设置协议提供者，默认为NULL。
  • lpAddress：保存地址信息的SOCKADDR变量。
  • lpAddressLength：lpAddress长度的指针。
  • return：成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR。

WSAAddressToString

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INT WSAAddressToString(
    _In_reads_bytes_(dwAddressLength) LPSOCKADDR lpsaAddress,
    _In_     DWORD               dwAddressLength,
    _In_opt_ LPWSAPROTOCOL_INFOW lpProtocolInfo,
    _Out_writes_to_(*lpdwAddressStringLength,*lpdwAddressStringLength) LPWSTR lpszAddressString,
    _Inout_  LPDWORD             lpdwAddressStringLength
)
  • lpsaAddress：需要转换的地址信息的SOCKADDR变量。
  • dwAddressLength：lpsaAddress长度的指针。
  • lpProtocolInfo：设置协议提供者，默认为NULL。
  • lpszAddressString：保存转换结果的字符串。
  • lpdwAddressStringLength：lpszAddressString存有地址信息的长度。

示例

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/*WSAStringToAddress用例*/
{
    char *ip_str = "192.168.0.1:9090";
    SOCKADDR_IN sockaddr;
    int socklen = sizeof(sockaddr);
    //将字符串IP转换成socket地址
    WSAStringToAddress(ip_str, AF_INET, NULL, (SOCKADDR*)&sockaddr, &socklen);
}

/*WSAAddressToString用例*/
{
    char ip_str[30];
    //sockaddr具有IP地址和端口号信息
    SOCKADDR_IN sockaddr;
    int socklen = sizeof(sockaddr);
    int ip_buf_len = sizeof(ip_str);
    WSAAddressToString((SOCKADDR*)&sockaddr, &socklen, NULL, ip_str, &ip_buf_len);
}

三、Windows socket相关函数

连接相关的函数都在WinSock2.h中.

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

  • af：协议族，IPv4(AF_INET)或IPv6
  • type：socket类型，SOCK_STREAM, SOCKET_DGRAM, SOCK_RAW
  • protocol：socket使用的特定协议，默认为0
  • return：成功返回套接字句柄，失败返回INVALID_SOCKET
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int bind(SOCKET s, const struct sockaddr * name, int namelen);
  • s：socket返回的套接字
  • name：SOCKADDR类型的指针，可以通过强制类型转换，将SOCKADDR_IN转成SOCKADDR。
  • namelen：name的长度。
  • return：成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR
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int listen(SOCKET s, int backlog);
  • s：socket返回的套接字
  • backlog：请求连接队列的最大长度。
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int accept(SOCKET s, struct sockaddr *addr, int *addrlen);
  • s：socket返回的套接字
  • addr：SOCKADDR类型的指针，可以通过强制类型转换，将SOCKADDR_IN转成SOCKADDR。
  • addrlen：addr的长度。
  • return：成功返回指向客户端的套接字，失败返回INVALID_SOCKET
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int connect(SOCKET s, const struct sockaddr *name, int namelen);
  • s：socket返回的套接字
  • name：SOCKADDR类型的指针，可以通过强制类型转换，将SOCKADDR_IN转成SOCKADDR。
  • namelen：name的长度。
  • return：成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR
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int closesocket(SOCKET s);
  • s：要断开的socket套接字

  • return：成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR。

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    int shutdonw(SOCKET s, int how);

  • s：要断开的socket套接字

  • how：断开方式。SD_RECEIVE：断开输入流；SD_SEND：断开输出流；SD_BOTH：同时断开I/O流。
  • return：成功返回0，失败返回SOCKET_ERROR。

TCP数据传输I/O函数


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int send(SOCKET s, const char *buf, int len, int flags);

  • s：socket返回的套接字
  • buf：发送的数据内容
  • len：发送数据的最大长度
  • flags：标识，默认0即可
  • return：发送成功返回发送个数
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int recv(SOCKET s, const char *buf, int len, int flags);
  • s：socket返回的套接字
  • buf：接收数据存放的数组
  • len：接收数据的最大长度
  • flags：标识，默认0即可
  • return：接收成功返回实际接收个数

UDP数据传输I/O函数

UDP连接不需要确认就可以直接发送数据

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#include <WinSock2.h>
int sendto(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags, const struct sockaddr * to, int tolen);

  • s:socket返回的套接字
  • buf：待发送数据内容
  • len：待传输的数据长度，以字节为单位
  • flags：标识，默认0即可
  • to：存有目标地址的SOCKADDR结构体变量地址值
  • tolen：to地址值结构体变量长度
  • return：成功返回传输字节数，失败返回-1
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int recvfrom(SOCKET s, const char * buf, int len, int flags, const struct sockaddr * from, int *fromlen);
  • s:socket返回的套接字
  • buf：待接收数据的数组
  • len：可接受的数据的最大长度
  • flags：标识，默认0即可
  • from：存有发送端地址的SOCKADDR结构体变量地址值
  • fromlen：from地址值结构体变量指针长度
  • return：成功返回传输字节数，失败返回-1
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