windows环境下用c++实现socket编程

男娘i 2022-07-12 14:30 338阅读 0赞

**一、什么是Socket**

socket即套接字，用于描述地址和端口，是一个通信链的句柄。应用程序通过socket向网络发出请求或者回应。

sockets(套接字)编程有三种，流式套接字（SOCK\_STREAM），数据报套接字（SOCK\_DGRAM），原始套接字（SOCK\_RAW）；前两种较常用。基于TCP的socket编程是采用的流式套接字。

（1）SOCK\_STREAM表示面向连接的数据传输方式。数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送，但效率相对较慢。常用的HTTP协议就使用SOCK\_STREAM传输数据，因为要确保数据的正确性，否则网页不能正常解析。

（2）SOCK\_DGRAM表示无连接的数据传输方式。计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。也就是说，数据错了就错了，无法重传。因为SOCK\_DGRAM所做的校验工作少，所以效率比SOCK\_STREAM高。

QQ视频聊天和语音聊天就使用SOCK\_DGRAM传输数据，因为首先要保证通信的效率，尽量减小延迟，而数据的正确性是次要的，即使丢失很小的一部分数据，视频和音频也可以正常解析，最多出现噪点或杂音，不会对通信质量有实质的影响。

**注意**：SOCK\_DGRAM没有想象中的糟糕，不会频繁的丢失数据，数据错读只是小概率事件。

有可能多种协议使用同一种数据传输方式，所以在socket编程中，需要同时指明数据传输方式和协议。

**二、客户端/服务端模式：**

在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程相互作用的主要模式是客户/服务器模式，即客户端向服务器发出请求，服务器接收请求后，提供相应的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点：

（1）建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等，需要共享，从而就让拥有众多资源的主机提供服务，资源较少的客户请求服务这一非对等作用。

（2）网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享内存缓冲区。

因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步，这就是基于客户/服务端模式的TCP/IP。

**服务端**：建立socket，声明自身的端口号和地址并绑定到socket，使用listen打开监听，然后不断用accept去查看是否有连接，如果有，捕获socket，并通过recv获取消息的内容，通信完成后调用closeSocket关闭这个对应accept到的socket，如果不再需要等待任何客户端连接，那么用closeSocket关闭掉自身的socket。

**客户端**：建立socket，通过端口号和地址确定目标服务器，使用Connect连接到服务器，send发送消息，等待处理，通信完成后调用closeSocket关闭socket。

**三、编程步骤**

**（1）服务端**

1、加载套接字库，创建套接字（WSAStartup()/socket()）;

2、绑定套接字到一个IP地址和一个端口上（bind()）;

3、将套接字设置为监听模式等待连接请求（listen()）；

4、请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字（accept()）；

5、用返回的套接字和客户端进行通信（send()/recv()）；

6、返回，等待另一个连接请求；

7、关闭套接字，关闭加载的套接字库（closesocket()/WSACleanup()）；

**（2）客户端**

1、加载套接字库，创建套接字（WSAStartup()/socket()）；

2、向服务器发出连接请求（connect()）；

3、和服务器进行通信（send()/recv()）；

4、关闭套接字，关闭加载的套接字库（closesocket()/WSACleanup()）；

**四、windows下实现socket简单实例**

使用软件：devc++

**（一）TCP协议**

**（1）代码**

服务端：server.cpp

#include <stdio.h>  
    #include <winsock2.h>  
      
    #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")  
      
    int main(int argc, char* argv[])  
    {  
        //初始化WSA  
        WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);  
        WSADATA wsaData;  
        if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData)!=0)  
        {  
            return 0;  
        }  
      
        //创建套接字  
        SOCKET slisten = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);  
        if(slisten == INVALID_SOCKET)  
        {  
            printf("socket error !");  
            return 0;  
        }  
      
        //绑定IP和端口  
        sockaddr_in sin;  
        sin.sin_family = AF_INET;  
        sin.sin_port = htons(8888);  
        sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;   
        if(bind(slisten, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)  
        {  
            printf("bind error !");  
        }  
      
        //开始监听  
        if(listen(slisten, 5) == SOCKET_ERROR)  
        {  
            printf("listen error !");  
            return 0;  
        }  
      
        //循环接收数据  
        SOCKET sClient;  
        sockaddr_in remoteAddr;  
        int nAddrlen = sizeof(remoteAddr);  
        char revData[255];   
        while (true)  
        {  
            printf("等待连接...\n");  
            sClient = accept(slisten, (SOCKADDR *)&remoteAddr, &nAddrlen);  
            if(sClient == INVALID_SOCKET)  
            {  
                printf("accept error !");  
                continue;  
            }  
            printf("接受到一个连接：%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));  
              
            //接收数据  
            int ret = recv(sClient, revData, 255, 0);         
            if(ret > 0)  
            {  
                revData[ret] = 0x00;  
                printf(revData);  
            }  
      
            //发送数据  
            const char * sendData = "你好，TCP客户端！\n";  
            send(sClient, sendData, strlen(sendData), 0);  
            closesocket(sClient);  
        }  
          
        closesocket(slisten);  
        WSACleanup();  
        return 0;  
    }

客户端代码：client.cpp

#include<WINSOCK2.H>
    #include<STDIO.H>
    #include<iostream>
    #include<cstring>
    using namespace std;
    #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
    
    int main()
    {
    	WORD sockVersion = MAKEWORD(2, 2);
    	WSADATA data;
    	if(WSAStartup(sockVersion, &data)!=0)
    	{
    		return 0;
    	}
    	while(true){
    		SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    		if(sclient == INVALID_SOCKET)
    		{
    			printf("invalid socket!");
    			return 0;
    		}
    		
    		sockaddr_in serAddr;
    		serAddr.sin_family = AF_INET;
    		serAddr.sin_port = htons(8888);
    		serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    		if(connect(sclient, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) == SOCKET_ERROR)
    		{  //连接失败 
    			printf("connect error !");
    			closesocket(sclient);
    			return 0;
    		}
    		
    		string data;
    		cin>>data;
    		const char * sendData;
    		sendData = data.c_str();   //string转const char* 
    		//char * sendData = "你好，TCP服务端，我是客户端\n";
    		send(sclient, sendData, strlen(sendData), 0);
    		//send()用来将数据由指定的socket传给对方主机
    		//int send(int s, const void * msg, int len, unsigned int flags)
    		//s为已建立好连接的socket，msg指向数据内容，len则为数据长度，参数flags一般设0
    		//成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回-1，错误原因存于error 
    		
    		char recData[255];
    		int ret = recv(sclient, recData, 255, 0);
    		if(ret>0){
    			recData[ret] = 0x00;
    			printf(recData);
    		} 
    		closesocket(sclient);
    	}
    	
    	
    	WSACleanup();
    	return 0;
    	
    }

**（2）可能遇到的问题**：

(1)undefined reference to '\_imp\_WSAStartup'

![20170227104801281][]

**解决方案：**

工具->编译选项->在连接器命令行加入如下命令里面添加-lwsock32 即可

然后重启devc++运行程序问题解决。

（2）deprecated conversion from string constant to 'char \*'\[-Wwrite-strings\]

![20170227162212866][]

解决方法：将char \* 改为const char \*

**（3）结果运行**

先运行服务端，运行service.cpp，服务端显示如下：

![20170227105434994][]

然后运行客户端，运行client.cpp，在客户端输入数据，即可传送到服务器端显示如下：

![20170321161927184][]

（4）部分代码说明

第一步：加载/释放Winsock库：

加载方法：

WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2);
    WSADATA wsaData;

//初始化socket资源
    if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData)!=0)
    {
       return 0;  //代表失败
    }

释放方法：

WSACleanup();

第二步：构造SOCKET

1. 服务端：构造监听SOCKET，流式SOCKET

//创建套接字
        SOCKET slisten = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
        if(slisten == INVALID_SOCKET)
        {
            printf("socket error !");
            return 0;
        }

2. 客户端：构造通讯SOCKET，流式SOCKET

//创建套接字
       SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
       if(sclient == INVALID_SOCKET)
        {
           printf("invalid socket !");
           return 0;
        }

第三步：配置监听地址和端口，服务端绑定IP地址和端口，客户端连接目的IP地址和端口：

1. 服务端：

//绑定IP和端口
       sockaddr_in sin;
       sin.sin_family = AF_INET;
       sin.sin_port = htons(8888);   //本地监听端口：8888
       sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
       if(bind(slisten, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) ==SOCKET_ERROR)  //尝试绑定
        {
           printf("bind error !");
        }
    //绑定成功后就开始监听
       if(listen(slisten, 5) == SOCKET_ERROR)
        {
           printf("listen error !");
           return 0;
        }

2. 客户端：

//配置要连接的地址和端口   
       sockaddr_in serAddr;
       serAddr.sin_family = AF_INET;
       serAddr.sin_port = htons(8888);
       serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
       if (connect(sclient, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) ==SOCKET_ERROR)  //尝试连接
        {
           printf("connect error !");
           closesocket(sclient);
           return 0;
        }

第四步：服务端/客户端连接

1. 服务端：等待客户端接入

SOCKET Command\_Sock = accept(Listen\_Sock,...)

2. 客户端：请求与服务端连接

int ret = connect(Client\_Sock, ...)

第五步：收/发数据

1. 服务端：等待客户接入 charbuf\[1024\].

接收数据：recv(Command\_Sock, buf, ...)

或

发送数据：send(Command\_Sock, buf, ...)

2. 客户端：请求与服务端连接char buf\[1024\].

发送数据：send(Client\_Sock, buf, ...)

或

接收数据：recv(Client\_Sock, buf, ...)

第六步：关闭SOCKET

1. 服务端关闭SOCKET

closesocket(Listen\_Sock)

closesocket(Command\_Sock)

2. 客户端关闭SOCKET

closesocket(Client\_Sock)

（二）UDP协议

服务端代码：

#include <stdio.h> 
    #include <winsock2.h> 
     
    #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")  
     
    int main(int argc, char* argv[]) 
    { 
       WSADATA wsaData; 
       WORD sockVersion = MAKEWORD(2,2); 
       if(WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0) 
       { 
           return 0; 
       } 
     
       SOCKET serSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);  
       if(serSocket == INVALID_SOCKET) 
       { 
           printf("socket error !"); 
           return 0; 
       } 
     
       sockaddr_in serAddr; 
       serAddr.sin_family = AF_INET; 
       serAddr.sin_port = htons(8888); 
       serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; 
       if(bind(serSocket, (sockaddr *)&serAddr, sizeof(serAddr)) ==SOCKET_ERROR) 
       { 
           printf("bind error !"); 
           closesocket(serSocket); 
           return 0; 
       } 
         
       sockaddr_in remoteAddr; 
       int nAddrLen = sizeof(remoteAddr);  
       while (true) 
       { 
           char recvData[255];   
           int ret = recvfrom(serSocket, recvData, 255, 0, (sockaddr*)&remoteAddr, &nAddrLen); 
           if (ret > 0) 
           { 
               recvData[ret] = 0x00; 
               printf("接受到一个连接：%s \r\n",inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr)); 
               printf(recvData);            
           } 
     
           const char * sendData = "一个来自服务端的UDP数据包\n"; 
           sendto(serSocket, sendData,strlen(sendData), 0, (sockaddr *)&remoteAddr, nAddrLen);     
     
       } 
       closesocket(serSocket);  
       WSACleanup(); 
       return 0; 
    }

客户端代码：

#include <stdio.h> 
    #include <winsock2.h> 
     
    #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")  
     
    int main(int argc, char* argv[]) 
    { 
       WORD socketVersion = MAKEWORD(2,2); 
       WSADATA wsaData;  
       if(WSAStartup(socketVersion, &wsaData) != 0) 
       { 
           return 0; 
       } 
       SOCKET sclient = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); 
         
       sockaddr_in sin; 
       sin.sin_family = AF_INET; 
       sin.sin_port = htons(8888); 
       sin.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 
       int len = sizeof(sin); 
         
       const char * sendData = "来自客户端的数据包.\n"; 
       sendto(sclient, sendData, strlen(sendData), 0, (sockaddr *)&sin,len); 
     
       char recvData[255];      
       int ret = recvfrom(sclient, recvData, 255, 0, (sockaddr *)&sin,&len); 
       if(ret > 0) 
       { 
           recvData[ret] = 0x00; 
           printf(recvData); 
       } 
     
       closesocket(sclient); 
       WSACleanup(); 
       return 0; 
    }

结果显示如下：

服务端：

![20170227163840716][]

客户端：

![20170227163857567][]

五、Windows下的socket程序和Linux思路相同，细节处区别如下：

（1）Windows下的socket程序依赖Winsock.dll或ws2\_32.dll，必须提前加载。DLL有两种加载方式。

（2）Linux使用“文件描述符”的概念，而Windows使用“文件句柄”的概念；Linux不区分socket文件和普通文件，而Windows区分；Linux下socket()函数的返回值为int类型，而Windows下为SOCKET类型，也就是句柄。

（3）Linux下使用read()/write()函数读写，而Windows下使用recv()/send()函数发送和接收

（4）关闭socket时，Linux使用close()函数，而Windows使用closesocket()函数。

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[20170227105434994]: /images/20220709/38227d1d40674b598074e7ff06a0c1f4.png
[20170321161927184]: /images/20220709/beef6cd4154743178cf737758317c9eb.png
[20170227163840716]: /images/20220709/d42ce29612224576b9c74cf22f484f45.png
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