windows环境下用c++实现socket编程

Sindsun 2736

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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