Socket开跨平台开发

Windows平台下的Socket需要使用WSAStartup()初始化WinSock库,这样才能进行后续操作,而Linux下的Socket不需要初始化;下面引用别人文章,介绍一下Socket编程的一些步骤,供大家交流。

Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话,就很容易了解Socket了。网络的 Socket数据传输是一种特殊的I/O,Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket(),该函数返 回一个整型的Socket描述符,随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。常用的Socket类型有两种:流式Socket (SOCK_STREAM)和数据报式Socket(SOCK_DGRAM)。流式是一种面向连接的Socket,针对于面向连接的TCP服务应用;数据 报式Socket是一种无连接的Socket,对应于无连接的UDP服务应用。

Windows下的Socket开发:

一个简单的TCP客户端程序流程 
1、使用WSAStartup()初始化WinSock库。 
2、使用socket()创建一个IPPROTO_TCP SOCKET。 
3、使用gethostbyname()/gethostbyaddr()获取主机信息。 
4、使用connect()和我们创建的套接字连接服务器。 
5、使用send()/recv()发送和接收数据,直到我们的TCP会话结束。 
6、使用closesocket()关闭套接字连接。 
7、使用WSACleanup()释放WinSock。
 
 
创建SOCKET 
套接字是一种实体,它担当了客户端和服务器之间的端点。当客户端连接到服务器之后,就会存在两个套接字——客户端一边的套接字和相应的服务器一边的套接字。让我们来称它们为CLIENTSOCK和SERVERSOCK。当客户端在CLIENTSOCK使用send()时,服务器可以在SERVERSOCK使用recv()来接收客户端所发送的数据,反之亦然。对于我们的目的,我们使用一个名为socket()的函数来创建套接字。 
SOCKET conn; 
conn=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); 
if(conn==INVALID_SOCKET) 
     return; 
 
 
获取主机信息 
显然,我们在连接到主机(服务器)之前,要获取它的信息。我们可以使用两个函数——gethostbyname()和gethostbyaddr()。当我们拥有服务器的DNS名称时,我们可以使用gethostbyname()函数,例如codeproject.com或ftp.myserver.org之类的名称。当我们拥有要连接的服务器的IP地址时,可以使用gethostbyaddr()函数,例如192.168.1.1或202.54.1.100。显然,我们希望能使我们的最终用户既能使用DNS名称,也能使用IP地址。那么,为了这些工作对他来说透明,我们需要像下面这样玩一个小把戏。我们对入口字符串使用inet_addr(),这个函数会把一个IP地址转换成一个标准的网络地址格式。这样一来,如果它返回失败,我们就可以知道这个字符串不是一个IP地址,如果它成功的话,我们就可以假设它是一个有效的IP地址了。 
 
 
if(inet_addr(servername)==INADDR_NONE) 
{ hp=gethostbyname(servername); } 
else 
{ 
      addr=inet_addr(servername); 
      hp=gethostbyaddr((char*)&addr,sizeof(addr),AF_INET); 
} 
if(hp==NULL) 
{ 
      closesocket(conn); 
      return; 
} 
 
 
连接到服务器 
connect()函数用于向目标服务器建立连接。我们向它传递我们先前创建的套接字和一个sockaddr结构。我们使用由gethostbyname()/gethostbyaddr()返回的主机地址为sockaddr成员赋值,并输入一个要连接的有效端口。
 
 
server.sin_addr.s_addr=*((unsigned long*)hp->h_addr); 
server.sin_family=AF_INET; 
server.sin_port=htons(80); 
if(connect(conn,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server))) 
{ 
      closesocket(conn); 
      return; 
} 
 
 
会话:当套接字连接建立后,客户端和服务器就可以通过send()和recv()来发送/接收数据了。这通常称为TCP会话。对于我们的特定情况,我们需要进行HTTP会话。和那些复杂的SMTP或POP3协议相比,它还是比较简单的。HTTP的GET命令用于从HTTP服务器上获取文件。这个文件可以是HTML文件、图像文件、压缩文件、MP3文件等等。这样,这个文件就会被发送了(这是它最简单的形式)。当然,还有一些更复杂的方法来使用这个命令。send(conn,buff,strlen(buff),0); 
当我们发送了这个命令的时候,我们就应该知道服务器就要开始把我们所请求的文件发送给我们了。就像我们使用send()来发送我们的命令一样,我们可以使用recv()来接收服务器发送给我们的数据。我们循环调用recv(),直到它返回零,这时候我们就会知道服务器已经将数据发送完毕了。并且,对于我们的特定情况,我们可以将这些数据写入文件,就像我们要下载并保存这个文件一样。 
while(y=recv(conn,buff,512,0)) 
{ f.Write(buff,y);} 
关闭连接:现在我们的会话结束了,我们必须关闭连接。在我们的情况下,HTTP连接在文件发送完毕之后就会被服务器关闭了,但是这不要紧,我们仍然需要关闭我们的套接字并释放资源。在更加复杂的会话中,我们通常在调用closesocket()之前调用shutdown()来确定缓冲区已经被刷新,否则可能会有部分数据丢失。 
closesocket(conn); 
释放WinSock :我们调用WSACleanup()来结束WinSock的使用。 WSACleanup();
 
Linux下的socket编程:
 
 

Socket建立 为了建立Socket,程序可以调用Socket函数,该函数返回一个类似于文件描述符的句柄。socket函数原型为:

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain指明所使用的协议族,通常为PF_INET,表示互联网协议族(TCP/IP协议族);type参数指定socket的类型: SOCK_STREAM 或SOCK_DGRAM,Socket接口还定义了原始Socket(SOCK_RAW),允许程序使用低层协议;protocol通常赋值"0"。 Socket()调用返回一个整型socket描述符,你可以在后面的调用使用它。Socket描述符是一个指向内部数据结构的指针,它指向描述符表入口。调用Socket函数时,socket执行体将建立一个Socket,实际上"建立一个Socket"意味着为一个Socket数据结构分配存储空间。Socket执行体为你管理描述符表。两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息:通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket数据结构中包含这五种信息。

Socket配置    通过socket调用返回一个socket描述符后,在使用socket进行网络传输以前,必须配置该socket。面向连接的socket客户端通过 调用Connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息。无连接socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用 bind函数来配置本地信息。 Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联,随后你就可以在该端口监听服务请求。Bind函数原型为: int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen); Sockfd是调用socket函数返回的socket描述符,my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针;addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。    struct sockaddr结构类型是用来保存socket信息的:    struct sockaddr {    unsigned short sa_family; /* 地址族, AF_xxx */ char sa_data[14]; /* 14 字节的协议地址 */ };    sa_family一般为AF_INET,代表Internet(TCP/IP)地址族;sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。    另外还有一种结构类型:    struct sockaddr_in {    short int sin_family; /* 地址族 */    unsigned short int sin_port; /* 端口号 */    struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */    unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */    };    这个结构更方便使用。sin_zero用来将sockaddr_in结构填充到与struct sockaddr同样的长度,可以用bzero()或memset()函数将其置为零。指向sockaddr_in 的指针和指向sockaddr的指针可以相互转换,这意味着如果一个函数所需参数类型是sockaddr时,你可以在函数调用的时候将一个指向 sockaddr_in的指针转换为指向sockaddr的指针;或者相反。   使用bind函数时,可以用下面的赋值实现自动获得本机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号:    my_addr.sin_port = 0; /* 系统随机选择一个未被使用的端口号 */    my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本机IP地址 */ 通过将my_addr.sin_port置为0,函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。同样,通过将my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY,系统会自动填入本机IP地址。 注意在使用bind函数是需要将sin_port和sin_addr转换成为网络字节优先顺序;而sin_addr则不需要转换。   计算机数据存储有两种字节优先顺序:高位字节优先和低位字节优先。Internet上数据以高位字节优先顺序在网络上传输,所以对于在内部是以低位字节优先方式存储数据的机器,在Internet上传输数据时就需要进行转换,否则就会出现数据不一致。    下面是几个字节顺序转换函数: ·htonl():把32位值从主机字节序转换成网络字节序 ·htons():把16位值从主机字节序转换成网络字节序 ·ntohl():把32位值从网络字节序转换成主机字节序 ·ntohs():把16位值从网络字节序转换成主机字节序    Bind()函数在成功被调用时返回0;出现错误时返回"-1"并将errno置为相应的错误号。需要注意的是,在调用bind函数时一般不要将端口号置为小于1024的值,因为1到1024是保留端口号,你可以选择大于1024中的任何一个没有被占用的端口号。

连接建立   面向连接的客户程序使用Connect函数来配置socket并与远端服务器建立一个TCP连接,其函数原型为:    int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen); Sockfd 是socket函数返回的socket描述符;serv_addr是包含远端主机IP地址和端口号的指针;addrlen是远端地质结构的长度。 Connect函数在出现错误时返回-1,并且设置errno为相应的错误码。进行客户端程序设计无须调用bind(),因为这种情况下只需知道目的机器 的IP地址,而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要关心,socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口,并通知你的程序数据什么时候到 打断口。    Connect函数启动和远端主机的直接连接。只有面向连接的客户程序使用socket时才需要将此socket与远端主机相连。无连接协议从不建立直接连接。面向连接的服务器也从不启动一个连接,它只是被动的在协议端口监听客户的请求。    Listen函数使socket处于被动的监听模式,并为该socket建立一个输入数据队列,将到达的服务请求保存在此队列中,直到程序处理它们。    int listen(int sockfd, int backlog); Sockfd 是Socket系统调用返回的socket 描述符;backlog指定在请求队列中允许的最大请求数,进入的连接请求将在队列中等待accept()它们(参考下文)。Backlog对队列中等待 服务的请求的数目进行了限制,大多数系统缺省值为20。如果一个服务请求到来时,输入队列已满,该socket将拒绝连接请求,客户将收到一个出错信息。 当出现错误时listen函数返回-1,并置相应的errno错误码。    accept()函数让服务器接收客户的连接请求。在建立好输入队列后,服务器就调用accept函数,然后睡眠并等待客户的连接请求。    int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);     sockfd是被监听的socket描述符,addr通常是一个指向sockaddr_in变量的指针,该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息(某 台主机从某个端口发出该请求);addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。出现错误时accept函数返回-1并置相应的errno值。   首先,当accept函数监视的 socket收到连接请求时,socket执行体将建立一个新的socket,执行体将这个新socket和请求连接进程的地址联系起来,收到服务请求的 初始socket仍可以继续在以前的 socket上监听,同时可以在新的socket描述符上进行数据传输操作。

数据传输    Send()和recv()这两个函数用于面向连接的socket上进行数据传输。    Send()函数原型为:    int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags); Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符;msg是一个指向要发送数据的指针;Len是以字节为单位的数据的长度;flags一般情况下置为0(关于该参数的用法可参照man手册)。    Send()函数返回实际上发送出的字节数,可能会少于你希望发送的数据。在程序中应该将send()的返回值与欲发送的字节数进行比较。当send()返回值与len不匹配时,应该对这种情况进行处理。 char *msg = "Hello!"; int len, bytes_sent; …… len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); ……    recv()函数原型为:    int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);    Sockfd是接受数据的socket描述符;buf 是存放接收数据的缓冲区;len是缓冲的长度。Flags也被置为0。Recv()返回实际上接收的字节数,当出现错误时,返回-1并置相应的errno值。 Sendto()和recvfrom()用于在无连接的数据报socket方式下进行数据传输。由于本地socket并没有与远端机器建立连接,所以在发送数据时应指明目的地址。 sendto()函数原型为:    int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);   该函数比send()函数多了两个参数,to表示目地机的IP地址和端口号信息,而tolen常常被赋值为sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回-1。    Recvfrom()函数原型为:    int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);     from是一个struct sockaddr类型的变量,该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof (struct sockaddr)。当recvfrom()返回时,fromlen包含实际存入from中的数据字节数。Recvfrom()函数返回接收到的字节数或 当出现错误时返回-1,并置相应的errno。 如果你对数据报socket调用了connect()函数时,你也可以利用send()和recv()进行数据传输,但该socket仍然是数据报socket,并且利用传输层的UDP服务。但在发送或接收数据报时,内核会自动为之加上目地和源地址信息。

结束传输   当所有的数据操作结束以后,你可以调用close()函数来释放该socket,从而停止在该socket上的任何数据操作: close(sockfd);   你也可以调用shutdown()函数来关闭该socket。该函数允许你只停止在某个方向上的数据传输,而一个方向上的数据传输继续进行。如你可以关闭某socket的写操作而允许继续在该socket上接受数据,直至读入所有数据。    int shutdown(int sockfd,int how);    Sockfd是需要关闭的socket的描述符。参数 how允许为shutdown操作选择以下几种方式:    ·0-------不允许继续接收数据    ·1-------不允许继续发送数据    ·2-------不允许继续发送和接收数据,    ·均为允许则调用close ()    shutdown在操作成功时返回0,在出现错误时返回-1并置相应errno。

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