C++ socket編程基礎(chǔ).docx

SOCKET中首先我們要理解如下幾個定義概念:一是IP地址:IP Address我想很容易理解,就是依照TCP/IP協(xié)議分配給本地主機的網(wǎng)絡地址,就向兩個進程要通訊,任一進程要知道通訊對方的位置,位置如何來確定,就用對方的IP二是端口號:用來標識本地通訊進程,方便OS提交數(shù)據(jù).就是說進程指定了對方進程的網(wǎng)絡IP,但這個IP只是用來標識進程所在的主機,如何來找到運行在這個主機的這個進程呢,就用端口號.三是連接:指兩個進程間的通訊鏈路.四是半相關(guān):網(wǎng)絡中用一個三元組可以在全局唯一標志一個進程：（協(xié)議，本地地址，本地端口號）這樣一個三元組，叫做一個半相關(guān),它指定連接的每半部分。五是全相關(guān)一個完整的網(wǎng)間進程通信需要由兩個進程組成，并且只能使用同一種高層協(xié)議。也就是說，不可能通信的一端用TCP協(xié)議，而另一端用UDP協(xié)議。因此一個完整的網(wǎng)間通信需要一個五元組來標識：（協(xié)議，本地地址，本地端口號，遠地地址，遠地端口號）這樣一個五元組，叫做一個相關(guān)（association），即兩個協(xié)議相同的半相關(guān)才能組合成一個合適的相關(guān)，或完全指定組成一連接?？蛻?服務器模式在TCP/IP網(wǎng)絡應用中，通信的兩個進程間相互作用的主要模式是客戶/服務器模式（Client/Servermodel），即客戶向服務器發(fā)出服務請求，服務器接收到請求后，提供相應的服務?？蛻?服務器模式的建立基于以下兩點：首先，建立網(wǎng)絡的起因是網(wǎng)絡中軟硬件資源、運算能力和信息不均等，需要共享，從而造就擁有眾多資源的主機提供服務，資源較少的客戶請求服務這一非對等作用。其次，網(wǎng)間進程通信完全是異步的，相互通信的進程間既不存在父子關(guān)系，又不共享內(nèi)存緩沖區(qū)，因此需要一種機制為希望通信的進程間建立聯(lián)系，為二者的數(shù)據(jù)交換提供同步，這就是客戶/服務器模式的TCP/IP?？蛻?服務器模式通信過程中采取的是主動請求方式：首先服務器方要先啟動，并根據(jù)請求提供相應服務：1.打開一通信通道并告知本地主機，它愿意在某一公認地址上（如FTP為21）接收客戶請求；2.等待客戶請求到達該端口；3.接收到重復服務請求，處理該請求并發(fā)送應答信號。接收到并發(fā)服務請求，要激活一新進程來處理這個客戶請求（如UNIX系統(tǒng)中用fork、exec）。新進程處理此客戶請求，并不需要對其它請求作出應答。服務完成后，關(guān)閉此新進程與客戶的通信鏈路，并終止。4.返回第二步，等待另一客戶請求。5.關(guān)閉服務器客戶方：1.打開一通信通道，并連接到服務器所在主機的特定端口；2.向服務器發(fā)服務請求報文，等待并接收應答；繼續(xù)提出請求.3.請求結(jié)束后關(guān)閉通信通道并終止。從上面所描述過程可知：1.客戶與服務器進程的作用是非對稱的，因此編碼不同。2.服務進程一般是先于客戶請求而啟動的。只要系統(tǒng)運行，該服務進程一直存在，直到正?；驈娖冉K止。介紹完基礎(chǔ)知識,下面就介紹一些API函數(shù):創(chuàng)建套接字socket()應用程序在使用套接字前，首先必須擁有一個套接字，系統(tǒng)調(diào)用socket()向應用程序提供創(chuàng)建套接字的手段，其調(diào)用格式如下：SOCKETPASCALFARsocket(intaf,inttype,intprotocol);該調(diào)用要接收三個參數(shù)：af、type、protocol。參數(shù)af指定通信發(fā)生的區(qū)域，：AF_UNIX、AF_INET、AF_NS等，而DOS、WINDOWS中僅支持AF_INET，它是網(wǎng)際網(wǎng)區(qū)域。因此，地址族與協(xié)議族相同。參數(shù)type描述要建立的套接字的類型。這里分三種:一是TCP流式套接字(SOCK_STREAM)提供了一個面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，數(shù)據(jù)無差錯、無重復地發(fā)送，且按發(fā)送順序接收。內(nèi)設流量控制，避免數(shù)據(jù)流超限；數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流，無長度限制。文件傳送協(xié)議（FTP）即使用流式套接字。二是數(shù)據(jù)報式套接字(SOCK_DGRAM)提供了一個無連接服務。數(shù)據(jù)包以獨立包形式被發(fā)送，不提供無錯保證,數(shù)據(jù)可能丟失或重復，并且接收順序混亂。網(wǎng)絡文件系統(tǒng)（NFS）使用數(shù)據(jù)報式套接字。三是原始式套接字(SOCK_RAW)該接口允許對較低層協(xié)議，如IP、ICMP直接訪問。常用于檢驗新的協(xié)議實現(xiàn)或訪問現(xiàn)有服務中配置的新設備.參數(shù)protocol說明該套接字使用的特定協(xié)議，如果調(diào)用者不希望特別指定使用的協(xié)議，則置為0，使用默認的連接模式。根據(jù)這三個參數(shù)建立一個套接字，并將相應的資源分配給它，同時返回一個整型套接字號。因此，socket()系統(tǒng)調(diào)用實際上指定了相關(guān)五元組中的“協(xié)議”這一元。指定本地地址bind()當一個套接字用socket()創(chuàng)建后，存在一個名字空間(地址族),但它沒有被命名。bind()將套接字地址（包括本地主機地址和本地端口地址）與所創(chuàng)建的套接字號聯(lián)系起來，即將名字賦予套接字，以指定本地半相關(guān)。其調(diào)用格式如下：intPASCALFARbind(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);參數(shù)s是由socket()調(diào)用返回的并且未作連接的套接字描述符(套接字號)。參數(shù)name是賦給套接字s的本地地址（名字），其長度可變，結(jié)構(gòu)隨通信域的不同而不同。namelen表明了name的長度.如果沒有錯誤發(fā)生，bind()返回0。否則返回SOCKET_ERROR。建立套接字連接connect()與accept()這兩個系統(tǒng)調(diào)用用于完成一個完整相關(guān)的建立，其中connect()用于建立連接。無連接的套接字進程也可以調(diào)用connect()，但這時在進程之間沒有實際的報文交換，調(diào)用將從本地操作系統(tǒng)直接返回。這樣做的優(yōu)點是程序員不必為每一數(shù)據(jù)指定目的地址，而且如果收到的一個數(shù)據(jù)報，其目的端口未與任何套接字建立“連接”，便能判斷該端靠紀紀可操作。而accept()用于使服務器等待來自某客戶進程的實際連接。connect()的調(diào)用格式如下：intPASCALFARconnect(SOCKETs,conststructsockaddrFAR*name,intnamelen);參數(shù)s是欲建立連接的本地套接字描述符。參數(shù)name指出說明對方套接字地址結(jié)構(gòu)的指針。對方套接字地址長度由namelen說明。如果沒有錯誤發(fā)生，connect()返回0。否則返回值SOCKET_ERROR。在面向連接的協(xié)議中，該調(diào)用導致本地系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間連接實際建立。由于地址族總被包含在套接字地址結(jié)構(gòu)的前兩個字節(jié)中，并通過socket()調(diào)用與某個協(xié)議族相關(guān)。因此bind()和connect()無須協(xié)議作為參數(shù)。accept()的調(diào)用格式如下：SOCKETPASCALFARaccept(SOCKETs,structsockaddrFAR*addr,intFAR*addrlen);參數(shù)s為本地套接字描述符，在用做accept()調(diào)用的參數(shù)前應該先調(diào)用過listen()。addr指向客戶方套接字地址結(jié)構(gòu)的指針，用來接收連接實體的地址。addr的確切格式由套接字創(chuàng)建時建立的地址族決定。addrlen為客戶方套接字地址的長度（字節(jié)數(shù)）。如果沒有錯誤發(fā)生，accept()返回一個SOCKET類型的值，表示接收到的套接字的描述符。否則返回值INVALID_SOCKET。accept()用于面向連接服務器。參數(shù)addr和addrlen存放客戶方的地址信息。調(diào)用前，參數(shù)addr指向一個初始值為空的地址結(jié)構(gòu)，而addrlen的初始值為0；調(diào)用accept()后，服務器等待從編號為s的套接字上接受客戶連接請求，而連接請求是由客戶方的connect()調(diào)用發(fā)出的。當有連接請求到達時，accept()調(diào)用將請求連接隊列上的第一個客戶方套接字地址及長度放入addr和addrlen，并創(chuàng)建一個與s有相同特性的新套接字號。新的套接字可用于處理服務器并發(fā)請求。四個套接字系統(tǒng)調(diào)用，socket()、bind()、connect()、accept()，可以完成一個完全五元相關(guān)的建立。socket()指定五元組中的協(xié)議元，它的用法與是否為客戶或服務器、是否面向連接無關(guān)。bind()指定五元組中的本地二元，即本地主機地址和端口號，其用法與是否面向連接有關(guān)：在服務器方，無論是否面向連接，均要調(diào)用bind()，若采用面向連接，則可以不調(diào)用bind()，而通過connect()自動完成。若采用無連接，客戶方必須使用bind()以獲得一個唯一的地址。監(jiān)聽連接listen()此調(diào)用用于面向連接服務器，表明它愿意接收連接。listen()需在accept()之前調(diào)用，其調(diào)用格式如下：intPASCALFARlisten(SOCKETs,intbacklog);參數(shù)s標識一個本地已建立、尚未連接的套接字號，服務器愿意從它上面接收請求。backlog表示請求連接隊列的最大長度，用于限制排隊請求的個數(shù)，目前允許的最大值為5。如果沒有錯誤發(fā)生，listen()返回0。否則它返回SOCKET_ERROR。listen()在執(zhí)行調(diào)用過程中可為沒有調(diào)用過bind()的套接字s完成所必須的連接，并建立長度為backlog的請求連接隊列。調(diào)用listen()是服務器接收一個連接請求的四個步驟中的第三步。它在調(diào)用socket()分配一個流套接字，且調(diào)用bind()給s賦于一個名字之后調(diào)用，而且一定要在accept()之前調(diào)用。數(shù)據(jù)傳輸send()與recv()當一個連接建立以后，就可以傳輸數(shù)據(jù)了。常用的系統(tǒng)調(diào)用有send()和recv()。send()調(diào)用用于鑰紀紀數(shù)s指定的已連接的數(shù)據(jù)報或流套接字上發(fā)送輸出數(shù)據(jù)，格式如下：intPASCALFARsend(SOCKETs,constcharFAR*buf,intlen,intflags);參數(shù)s為已連接的本地套接字描述符。buf指向存有發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針，其長度由len指定。flags指定傳輸控制方式，如是否發(fā)送帶外數(shù)據(jù)等。如果沒有錯誤發(fā)生，send()返回總共發(fā)送的字節(jié)數(shù)。否則它返回SOCKET_ERROR。recv()調(diào)用用于s指定的已連接的數(shù)據(jù)報或流套接字上接收輸入數(shù)據(jù)，格式如下：intPASCALFARrecv(SOCKETs,charFAR*buf,intlen,intflags);參數(shù)s為已連接的套接字描述符。buf指向接收輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針，其長度由len指定。flags指定傳輸控制方式，如是否接收帶外數(shù)據(jù)等。如果沒有錯誤發(fā)生，recv()返回總共接收的字節(jié)數(shù)。如果連接被關(guān)閉，返回0。否則它返回SOCKET_ERROR。輸入/輸出多路復用select()select()調(diào)用用來檢測一個或多個套接字的狀態(tài)。對每一個套接字來說，這個調(diào)用可以請求讀、寫或錯誤狀態(tài)方面的信息。請求給定狀態(tài)的套接字集合由一個fd_set結(jié)構(gòu)指示。在返回時，此結(jié)構(gòu)被更新，以反映那些滿足特定條件的套接字的子集，同時，select()調(diào)用返回滿足條件的套接字的數(shù)目，其調(diào)用格式如下：intPASCALFARselect(intnfds,fd_setFAR*readfds,fd_setFAR*writefds,fd_setFAR*exceptfds,conststructtimevalFAR*timeout);參數(shù)nfds指明被檢查的套接字描述符的值域，此變量一般被忽略。參數(shù)readfds指向要做讀檢測的套接字描述符集合的指針，調(diào)用者希望從中讀取數(shù)據(jù)。參數(shù)writefds指向要做寫檢測的套接字描述符集合的指針。exceptfds指向要檢測是否出錯的套接字描述符集合的指針。timeout指向select()函數(shù)等待的最大時間，如果設為NULL則為阻塞操作。select()返回包含在fd_set結(jié)構(gòu)中已準備好的套接字描述符的總數(shù)目，或者是發(fā)生錯誤則返回SOCKET_ERROR。關(guān)閉套接字closesocket()closesocket()關(guān)閉套接字