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windows环境下用c++实现socket编程

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

    使用开发工具:QTCreator

    step 1、在QTCreator中新建C++空项目,然后配置.pro后缀的文件,如下 :

QT += core
QT -= gui

CONFIG += c++11 console   #添加console在控制台直接 输出

TARGET = test201808031512
CONFIG += console
CONFIG -= app_bundle

TEMPLATE = app

SOURCES += main.cpp

# The following define makes your compiler emit warnings if you use
# any feature of Qt which as been marked deprecated (the exact warnings
# depend on your compiler). Please consult the documentation of the
# deprecated API in order to know how to port your code away from it.
DEFINES += QT_DEPRECATED_WARNINGS

# You can also make your code fail to compile if you use deprecated APIs.
# In order to do so, uncomment the following line.
# You can also select to disable deprecated APIs only up to a certain version of Qt.
#DEFINES += QT_DISABLE_DEPRECATED_BEFORE=0x060000    # disables all the APIs deprecated before Qt 6.0.0

DISTFILES +=

DEFINES -= UNICODE    #解决部分类型不兼容的问题

LIBS += -lpthread libwsock32 libws2_32    #解决无法加载socket的问题

HEADERS += \
    Snake_Class.h \
    client.h

    step 2、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;  
}

    step 3、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;
	
}

运行结果:

QQ截图20180809140810.png

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