基于Winsock API的VC网络编程实战

随着计算机信息技术的飞速发展，互联网与人类社会的工作、生活越来越紧密相关，它已经成为人类获取、交流信息的重要途径和手段。所以当前对于开发人员来说，网络编程已是必备的技能。本实例详细介绍了如何利用Winsock API编写网络应用程序。

　　一、实现方法

　　在网络编程中最常用的方案便是Client/Server (客户机/服务器)模型。在这种方案中客户应用程序向服务器程序请求服务。一个服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求，也就是说，服务进程一直处于休眠状态，直到一个客户向这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻，服务程序被"惊醒"并且为客户提供服务－对客户的请求作出适当的反应。

　　为了方便这种Client/Server模型的网络编程，90年代初，由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS下的网络编程接口，即Windows Sockets规范，它不是一种网络协议,而是一套开放的、支持多种协议的Windows下的网络编程接口。现在的Winsock已经基本上实现了与协议无关，你可以使用Winsock来调用多种协议的功能，但较常使用的是TCP/IP协议。Socket实际在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。应用程序在网络上传输，接收的信息都通过这个Socket接口来实现。

　　微软为Visual C++定义了Winsock类如CAsyncSocket类和派生于CAsyncSocket 的CSocket类，它们简单易用，读者朋友当然可以使用这些类来实现自己的网络程序，但是为了更好的了解Winsock API编程技术，我们这里探讨怎样使用底层的API函数实现简单的 Winsock 网络应用程式设计，分别说明如何在Server端和Client端 *** 作Socket，实现基于TCP/IP的数据传送，最后给出相关的源代码。

　　在VC中进行WINSOCK的API编程开发的时候，需要在项目中使用下面的三个文件，否则会出现编译错误。

　　1．WINSOCK.H: 这是WINSOCK API的头文件，需要包含在项目中。

　　2．WSOCK32.LIB: WINSOCK API连接库文件。在使用中，一定要把它作为项目的非缺省的连接库包含到项目文件中去。

　　3．WINSOCK.DLL: WINSOCK的动态连接库，位于WINDOWS的安装目录下。

　　服务器端 *** 作 socket（套接字）

　　1．在初始化阶段调用WSAStartup()

　　此函数在应用程序中初始化Windows Sockets DLL ，只有此函数调用成功后，应用程序才可以再调用其他Windows Sockets DLL中的API函数。在程式中调用该函数的形式如下：WSAStartup((WORD)((1<<8|1)，（LPWSADATA）&WSAData)，其中(1<<8|1)表示我们用的是WinSocket1.1版本，WSAata用来存储系统传回的关于WinSocket的资料。

　　2、建立Socket

　　初始化WinSock的动态连接库后，需要在服务器端建立一个监听的Socket，为此可以调用Socket()函数用来建立这个监听的Socket，并定义此Socket所使用的通信协议。此函数调用成功返回Socket对象，失败则返回INVALID_SOCKET(调用WSAGetLastError()可得知原因，所有WinSocket 的API函数都可以使用这个函数来获取失败的原因)。

　　SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol )

　　参数: af:目前只提供 PF_INET(AF_INET)；

　　　　　type：Socket 的类型 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)；

　　　　　protocol：通讯协定(如果使用者不指定则设为0)；

　　如果要建立的是遵从TCP/IP协议的socket，第二个参数type应为SOCK_STREAM，如为UDP（数据报）的socket，应为SOCK_DGRAM。

　　3、绑定端口

　　接下来要为服务器端定义的这个监听的Socket指定一个地址及端口（Port），这样客户端才知道待会要连接哪一个地址的哪个端口，为此我们要调用bind()函数，该函数调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );

　　参 数： s：Socket对象名；

　　　　　　name：Socket的地址值，这个地址必须是执行这个程式所在机器的IP地址；

　　　　　　namelen：name的长度；

　　如果使用者不在意地址或端口的值，那么可以设定地址为INADDR_ANY，及Port为0，Windows Sockets 会自动将其设定适当之地址及Port (1024 到 5000之间的值)。此后可以调用getsockname()函数来获知其被设定的值。

　　4、监听

　　当服务器端的Socket对象绑定完成之后,服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。listen()函数使服务器端的Socket 进入监听状态，并设定可以建立的最大连接数(目前最大值限制为 5, 最小值为1)。该函数调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );

　　参 数： s：需要建立监听的Socket；

　　　　　　backlog：最大连接个数；

　　服务器端的Socket调用完listen（）后，如果此时客户端调用connect（）函数提出连接申请的话，Server 端必须再调用accept() 函数，这样服务器端和客户端才算正式完成通信程序的连接动作。为了知道什么时候客户端提出连接要求，从而服务器端的Socket在恰当的时候调用accept()函数完成连接的建立，我们就要使用WSAAsyncSelect（）函数，让系统主动来通知我们有客户端提出连接请求了。该函数调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd,unsigned int wMsg, long lEvent );

　　参数： s：Socket 对象；
　
　　　　　hWnd ：接收消息的窗口句柄；

　　　　　wMsg：传给窗口的消息；

　　　　　lEvent：被注册的网络事件，也即是应用程序向窗口发送消息的网路事件，该值为下列值FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE的组合，各个值的具体含意为FD_READ：希望在套接字S收到数据时收到消息；FD_WRITE：希望在套接字S上可以发送数据时收到消息；FD_ACCEPT：希望在套接字S上收到连接请求时收到消息；FD_CONNECT：希望在套接字S上连接成功时收到消息；FD_CLOSE：希望在套接字S上连接关闭时收到消息；FD_OOB：希望在套接字S上收到带外数据时收到消息。具体应用时，wMsg应是在应用程序中定义的消息名称，而消息结构中的lParam则为以上各种网络事件名称。所以，可以在窗口处理自定义消息函数中使用以下结构来响应Socket的不同事件：　　

switch(lParam)　
{
　case FD_READ:
　　 …　　
　　 break;
　case FD_WRITE:
　　 …
　　 break;
　…
}
　　5、服务器端接受客户端的连接请求

　　当Client提出连接请求时，Server 端hwnd视窗会收到Winsock Stack送来我们自定义的一个消息，这时，我们可以分析lParam，然后调用相关的函数来处理此事件。为了使服务器端接受客户端的连接请求，就要使用accept() 函数，该函数新建一Socket与客户端的Socket相通，原先监听之Socket继续进入监听状态，等待他人的连接要求。该函数调用成功返回一个新产生的Socket对象，否则返回INVALID_SOCKET。

　　SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr,int FAR *addrlen );

　　参数：s：Socket的识别码；

　　　　　addr：存放来连接的客户端的地址；

　　　　　addrlen：addr的长度

　　6、结束 socket 连接

　　结束服务器和客户端的通信连接是很简单的，这一过程可以由服务器或客户机的任一端启动，只要调用closesocket()就可以了，而要关闭Server端监听状态的socket，同样也是利用此函数。另外，与程序启动时调用WSAStartup()憨数相对应，程式结束前，需要调用 WSACleanup() 来通知Winsock Dll释放Socket所占用的资源。这两个函数都是调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );

　　参数：s：Socket 的识别码；

　　int PASCAL FAR WSACleanup( void );

　　参数： 无
客户端Socket的 *** 作

　　1、建立客户端的Socket

　　客户端应用程序首先也是调用WSAStartup()函数来与Winsock的动态连接库建立关系，然后同样调用socket()来建立一个TCP或UDP socket（相同协定的sockets才能相通，TCP对TCP，UDP对UDP）。与服务器端的socket不同的是，客户端的socket可以调用bind()函数，由自己来指定IP地址及port号码；但是也可以不调用 bind()，而由 Winsock来自动设定IP地址及port号码。

　　2、提出连接申请

　　客户端的Socket使用connect()函数来提出与服务器端的Socket建立连接的申请，函数调用成功返回0，否则返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR connect( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen );

　　参 数：s：Socket 的识别码；

　　　　　name：Socket想要连接的对方地址；

　　　　　namelen：name的长度；

　　数据的传送

　　虽然基于TCP/IP连接协议（流套接字）的服务是设计客户机/服务器应用程序时的主流标准，但有些服务也是可以通过无连接协议（数据报套接字）提供的。先介绍一下TCP socket 与UDP socket在传送数据时的特性：Stream (TCP) Socket提供双向、可靠、有次序、不重复的资料传送。Datagram(UDP) Socket虽然提供双向的通信，但没有可靠、有次序、不重复的保证，所以UDP传送数据可能会收到无次序、重复的资料，甚至资料在传输过程中出现遗漏。由于UDP Socket 在传送资料时，并不保证资料能完整地送达对方，所以绝大多数应用程序都是采用TCP处理Socket，以保证资料的正确性。一般情况下TCP Socket 的数据发送和接收是调用send() 及recv() 这两个函数来达成，而 UDP Socket则是用sendto() 及recvfrom() 这两个函数，这两个函数调用成功发挥发送或接收的资料的长度，否则返回SOCKET_ERROR。

　　int PASCAL FAR send( SOCKET s, const char FAR *buf,int len, int flags );

　　参数：s：Socket 的识别码

　　　　　buf：存放要传送的资料的暂存区

　　　　　len buf：的长度

　　　　　flags：此函数被调用的方式

　　对于Datagram Socket而言，若是 datagram 的大小超过限制，则将不会送出任何资料，并会传回错误值。对Stream Socket 言，Blocking 模式下，若是传送系统内的储存空间不够存放这些要传送的资料，send()将会被block住，直到资料送完为止；如果该Socket被设定为 Non-Blocking 模式，那么将视目前的output buffer空间有多少，就送出多少资料，并不会被 block 住。flags 的值可设为 0 或 MSG_DONTROUTE及 MSG_OOB 的组合。

　　int PASCAL FAR recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags );

　　参数：s：Socket 的识别码

　　　　buf：存放接收到的资料的暂存区
　
　　　　len buf：的长度

　　　　flags：此函数被调用的方式

　　对Stream Socket 言，我们可以接收到目前input buffer内有效的资料，但其数量不超过len的大小。

　　本实例在WinSocket API知识的基础上，定义了一个基于网络的类CNetworking ，并利用该类实现了网络通信的基本功能，消息数据的传送，具体请参见代码部分。

　　二、编程步骤

　　1、 启动Visual C++6.0，生成一个Win32 exe应用程序，将该程序命名为"CNetWorking"

　　2、 定义CNetWorking类，由于篇幅原因，具体实现参见代码部分，这里不给出其实现源代码；

　　3、 设计程序的对话框和菜单（参见代码部分）；

　　4、 添加代码，编译运行程序。

三、程序代码

//////////////////////////////////////////////
#include <windows.h>
#include "resource.h"
#include "CConnection.h"
extern HWND hWndDialog; // used to pass the handle of the dialog the main.cpp
extern CConnection* Connection;
extern CNetworking Networking;
#define CONNECT_PORT 10205
void ReceiveCallback (DWORD ptr);
void CloseCallback (DWORD ptr);
void AcceptCallback (DWORD ptr);
BOOL CALLBACK SendString(
　HWND hwndDlg, // handle to dialog box
　UINT uMsg, // message
　WPARAM wParam, // first message parameter
　LPARAM lParam // second message parameter
);

BOOL CALLBACK SendFile(
　HWND hwndDlg, // handle to dialog box
　UINT uMsg, // message
　WPARAM wParam, // first message parameter
　LPARAM lParam // second message parameter
);

BOOL CALLBACK ConnectToIP(
　HWND hwndDlg, // handle to dialog box
　UINT uMsg, // message
　WPARAM wParam, // first message parameter
　LPARAM lParam // second message parameter
);

//////////////////////////////////////////////////////mian.cpp
#include "main.h"
#define MAX_LOADSTRING 100
HINSTANCE hInst; // current instance
HWND hWnd, hWndDialog; // handle of the dialog
TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING]; // The title bar text
TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING]; // The title bar text
CNetworking Networking;
CConnection* Connection = NULL;
int connections[8]; // holds our connection slots...
// Foward declarations of functions included in this code module:
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
void ReceiveCallback (DWORD ptr)
{
　char buff[1024] = "";
　CConnection* c = reinterpret_cast <CConnection*> (ptr);
　c->Receive (buff, 1024);
　MessageBox (hWnd, buff, "Information", MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
}

void CloseCallback (DWORD ptr)
{
　MessageBox (hWnd, "The connection was closed.", "Information", MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
}

void AcceptCallback (DWORD ptr)
{
　char cip[15];
　unsigned int cp = 0;
　CNetworking* net = reinterpret_cast <CNetworking*> (ptr);
　if (Connection && Connection->IsConnected ())
　{
　　CConnection* c = net->GetAccepted ();
　　while (c)
　　{
　　　char nocon[] = "The host can not accept your connection at this time.";
　　　c->Send (nocon, sizeof (nocon));
　　　c->Disconnect ();
　　　delete c;
　　　c = net->GetAccepted ();
　　};
　}
　else
　{
　　if (Connection)
　　　delete Connection;
　　　Connection = net->GetAccepted ();
　　　Connection->PeerInfo (&cip[0], 15, &cp);
　　　Connection->SetReceiveFunc (ReceiveCallback);
　　　Connection->SetCloseFunc (CloseCallback);
　　　char ci[128];
　　　sprintf (ci, "A connection was accepted.\n\nClient Information:\n %s:%i\n\n", cip, cp);
　　　MessageBox (hWnd, ci, "Client Info", MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
　}
}

int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow)
{
　// TODO: Place code here.
　MSG msg;
　// Initialize global strings
　LoadString(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
　LoadString(hInstance, IDS_NETWORKING, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
　MyRegisterClass(hInstance);
　// Perform application initialization:
　if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
　{
　　return FALSE;
　}
　// Main message loop:
　while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
　{
　　TranslateMessage(&msg);
　　DispatchMessage(&msg);
　}
　return msg.wParam;
}

ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
{
　WNDCLASSEX wcex;
　wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
　wcex.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
　wcex.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;
　wcex.cbClsExtra = 0;
　wcex.cbWndExtra = 0;
　wcex.hInstance = hInstance;
　wcex.hIcon = LoadIcon(hInstance, (LPCTSTR)IDI_NETWORKING);
　wcex.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
　wcex.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW);
　wcex.lpszMenuName = (LPCSTR)IDM_NETWORKING;
　wcex.lpszClassName = szWindowClass;
　wcex.hIconSm = LoadIcon(wcex.hInstance, (LPCTSTR)IDI_SMALL);
　return RegisterClassEx(&wcex);
}

BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
　hInst = hInstance; // Store instance handle in our global variable
　hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU,
CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);
　if (!hWnd)
　{
　　return FALSE;
　}
　ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
　UpdateWindow(hWnd);
　return TRUE;
}

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
　int wmId, wmEvent;
　switch (message)
　{
　　case WM_CREATE:
　　{
　　　hWndDialog = NULL;
　　　SetWindowPos (hWnd, HWND_TOP, 0, 0, 200, 44, SWP_NOOWNERZORDER | SWP_NOMOVE);
　　　char jakobIP[225] = "";
　　　Networking.GetLocalIPs (jakobIP, 225);
　　　MessageBox(NULL, jakobIP, "Info", NULL);
　　　Networking.SetAcceptFunc (AcceptCallback);
　　　break;
　　}
　　case WM_COMMAND:
　　　wmId = LOWORD(wParam);
　　　wmEvent = HIWORD(wParam);
　　　// Parse the menu selections:
　　　switch (wmId)
　　　{
　　　　case IDM_EXIT:
　　　　　DestroyWindow (hWnd);
　　　　　break;
　　　　case IDM_LISTEN:
　　　　　if (Connection)
　　　　　{
　　　　　　if (MessageBox (hWnd, "You are still connected to a computer.\nPress Yes if you want
to disconnect and No to abort.\n\nSince this is just a demonstration of what you
can\ndo with Networking I kept things simple.", NULL, MB_YESNO | MB_ICONSTOP) == IDNO)
　　　　　　　break;
　　　　　　　delete Connection;
　　　　　　Connection = NULL;
　　　　　}
　　　　　if (!Networking.Listen (CONNECT_PORT))
　　　　　{
　　　　　　char cPort[1024] = "";
　　　　　　sprintf (cPort, "Unable to listen at port %i", CONNECT_PORT);
　　　　　　MessageBox (hWnd, cPort, NULL, MB_OK | MB_ICONSTOP);
　　　　　}
　　　　　else
　　　　　{
　　　　　　char cPort[1024] = "";
　　　　　　sprintf (cPort, "Now listening at port %i!\nPress 'Ok' to accept
incoming connections.", CONNECT_PORT);
　　　　　　MessageBox (hWnd, cPort, "Listening", MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
　　　　　}
　　　　　break;
　　　　case IDM_CANCELLISTEN:
　　　　　if (Networking.IsListening ())
　　　　　　Networking.StopListen ();
　　　　　else
　　　　　　MessageBox (hWnd, "Unable to cancel listen-process!\nMake sure you are listening.",
NULL, MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
　　　　　　break;
　　　　case IDM_CONNECT:
　　　　{
　　　　　if (Connection)
　　　　　{
　　　　　　Connection->Disconnect ();
　　　　　}
　　　　　DialogBox (hInst, "CONNECTIP", hWnd, ConnectToIP);
　　　　　break;
　　　　}
　　　　case IDM_SENDMSG:
　　　　　if (!Connection)
　　　　　　MessageBox(hWnd, "Please connect before sending data.", NULL,
MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
　　　　　else
　　　　　　DialogBox(hInst, "SENDMSG", hWnd, SendString);
　　　　　　break;
　　　　case IDM_DISCONNECT:
　　　　　if (Connection)
　　　　　　Connection->Disconnect ();
　　　　　else
　　　　　　MessageBox (hWnd, "Unable to close connection!\nMake sure you are connected.",
NULL, MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
　　　　　　break;
　　　　case IDM_LISTLAN:
　　　　{
　　　　　char lanlist[1024] = "";
　　　　　Networking.GetNeighborhood (lanlist, 1024);
　　　　　MessageBox (hWnd, lanlist, "Information", MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
　　　　}
　　　　default:
　　　　　return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
　　　}
　　　break;
　　case WM_DESTROY:
　　　PostQuitMessage(0);
　　　break;
　　default:
　　　return DefWindowProc (hWnd, message, wParam, lParam);
　}
　return 0;
}
　　四、小结

　　本实例用它可以发送、接收、连接、断开和获取对方端口各种不同的信息。该类的主要优点是完全将连接对象化，不需要窗口就可以处理网络消息，通过定义回调函数或事件即可，甚至连通知消息都可以不用。如果读者朋友正在开发网络应用程序，那么该类也许会对你有所帮助。