?第7章Winsock基礎(chǔ)
?本章專門講解編寫成功網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序時(shí)所需的基本知識(shí)和A P I調(diào)用。
?
?7.1 Winsock的初始化
每個(gè)Wi n s o c k應(yīng)用都必須加載Winsock DLL的相應(yīng)版本。如果調(diào)用Wi n s o c k之前，沒有加載
Wi n s o c k庫，這個(gè)函數(shù)就會(huì)返回一個(gè)S O C K E T _ E R R O R，錯(cuò)誤信息是W S A N O T I N I T I A L I S E D。
加載Wi n s o c k庫是通過調(diào)用W S A S t a r t u p函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)函數(shù)的定義如下：
int ?WSAStartup( WORD wVersionRequested,
?????????LPWSADATA?lpWSAData
?????????);
w Ve r s i o n R e q u e s t e d參數(shù)用于指定準(zhǔn)備加載的Wi n s o c k庫的版本。高位字節(jié)指定所需要的
Wi n s o c k庫的副版本，而低位字節(jié)則是主版本。然后，可用宏M A K E W O R D ( X , Y )（其中，x是
高位字節(jié)， y是低位字節(jié)）方便地獲得w Ve r s i o n R e q u e s t e d的正確值。
l p W S A D a t a參數(shù)是指向L P W S A D ATA結(jié)構(gòu)的指針， W S A S t a r t u p用其加載的庫版本有關(guān)的
信息填在這個(gè)結(jié)構(gòu)中：
?typedef struct WSAData
?{
???WORD?wVersion;
???WORD?wHighVersion;
???char?szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
???char? saSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
???unsighd short iMaxSockets;
???unsighd short iMaxUdpDg;
???char FAR *?lpVendorInfo;
?}WSADATA,FAR * LPWSADATA;
?
?W S A S t a r t u p把第一個(gè)字段w Ve r s i o n設(shè)成打算使用的Wi n s o c k版本。w H i g h Ve r s i o n參數(shù)容
納的是現(xiàn)有的Wi n s o c k庫的最高版本。記住，這兩個(gè)字段中，高位字節(jié)代表的是Wi n s o c k副版
本，而低位字段代表的則是Wi n s o c k主版本。s z D e s c r i p t i o n和s z S y s t e m S t a t u s這兩個(gè)字段由特定
的Wi n s o c k 實(shí)施方案設(shè)定，事實(shí)上沒有用。不要使用下面這兩個(gè)字段： i M a x S o c k e t s和
i M a x U d p D g，它們是假定的同時(shí)最多可打開多少套接字和數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度。然而，要知道
數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度應(yīng)該通過W S A E n u m P r o t o c o l s來查詢協(xié)議信息。同時(shí)最多打開套接字的數(shù)目
不是固定的，很大程度上和可用物理內(nèi)存的多少有關(guān)。最后， l p Ve n d o r I n f o字段是為Wi n s o c k
實(shí)施方案有關(guān)的指定廠商信息預(yù)留的。任何一個(gè)Wi n 3 2平臺(tái)上都沒有使用這個(gè)字段。
7.2 錯(cuò)誤檢查和控制
對(duì)編寫成功的Wi n s o c k應(yīng)用程序而言，錯(cuò)誤檢查和控制是至關(guān)重要的，因此，我們打算先
為大家介紹錯(cuò)誤檢查和控制。事實(shí)上，對(duì)Wi n s o c k函數(shù)來說，返回錯(cuò)誤是非常常見的。。但是，
多數(shù)情況下，這些錯(cuò)誤都是無關(guān)緊要的，通信仍可在套接字上進(jìn)行。盡管其返回的值并非一
成不變，但不成功的Wi n s o c k調(diào)用返回的最常見的值是S O C K E T _ E R R O R。
實(shí)際上， S O C K E T _ E R R O R常量是- 1。
如果調(diào)用一個(gè)Wi n s o c k函數(shù)，錯(cuò)誤情況發(fā)生了，就可用W S A G e t L a s t E r r o r函數(shù)來獲得一段代碼，
這段代碼明確地表明發(fā)生的狀況。該函數(shù)的定義如下：
int WSAGetLastError(void);
發(fā)生錯(cuò)誤之后調(diào)用這個(gè)函數(shù)，就會(huì)返回所發(fā)生的特定錯(cuò)誤的完整代碼。W S A G e t L a s t E r r o r
函數(shù)返回的這些錯(cuò)誤都已預(yù)定義常量值，為各種錯(cuò)誤代碼定義的常量
（帶有#定義指令）一般都以W S A E開頭。
7.3 面向連接的協(xié)議
對(duì)服務(wù)器監(jiān)聽的連接來說，它必須在一個(gè)已知的名字上。在T C P / I P中，這個(gè)名字就是
本地接口的I P地址，加上一個(gè)端口編號(hào)。每種協(xié)議都有一套不同的定址方案，所以有一種不
同的命名方法。在Wi n s o c k中，第一步是將指定協(xié)議的套接字綁定到它已知的名字上。這個(gè)過
程是通過A P I調(diào)用b i n d來完成的。下一步是將套接字置為監(jiān)聽模式。這時(shí)，用A P I函數(shù)l i s t e n來
完成的。最后，若一個(gè)客戶機(jī)試圖建立連接，服務(wù)器必須通過a c c e p t或W S A A c c e p t調(diào)用來接
受連接。
1. bind
一旦為某種特定協(xié)議創(chuàng)建了套接字，就必須將套接字綁定到一個(gè)已知地址。b i n d函數(shù)可將
指定的套接字同一個(gè)已知地址綁定到一起。該函數(shù)聲明如下；
int bind(
?????SOCKET s,
?????const sturct sockaddr FAR * name,
?????int ?namelen
????);
?其中，第一個(gè)參數(shù)s代表我們希望在上面等待客戶機(jī)連接的那個(gè)套接字。第二個(gè)參數(shù)的類
型是struct sockaddr，它的作用很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)普通的緩沖區(qū)。針對(duì)自己打算使用的那個(gè)協(xié)
議，必須把該參數(shù)實(shí)際地填充一個(gè)地址緩沖區(qū)，并在調(diào)用b i n d時(shí)將其造型為一個(gè)s t r u c t
s o c k a d d r。
舉個(gè)例子來說，下列代碼闡述了在一個(gè)T C P連接上，如何來做到這一點(diǎn)：
SOCKET??s;
struct sockaddr_in tcpaddr;
int ??port=5150;
s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
tcpaddr.sin_family = AF_INET;
tcpaddr.sin_port = htons(port);
tcpaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(s,(SOCKADDR *)&tcpaddr,sizeof(tcpaddr));
一旦出錯(cuò)， b i n d 就會(huì)返回S O C K E T _ E R R O R 。對(duì)b i n d 來說，最常見的錯(cuò)誤是
W S A E A D D R I N U S E。如使用的是T C P / I P，那么W S A E A D D R I N U S E就表示另一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)同
本地I P接口和端口號(hào)綁定到了一起，或者那個(gè)I P接口和端口號(hào)處于T I M E _ WA I T狀態(tài)。假如你
針對(duì)一個(gè)套接字調(diào)用b i n d，但那個(gè)套接字已經(jīng)綁定，便會(huì)返回W S A E F FA U LT錯(cuò)誤。
2. listen
我們接下來要做的是將套接字置入監(jiān)聽模式。b i n d函數(shù)的作用只是將一個(gè)套接字和一個(gè)
指定的地址關(guān)聯(lián)在一起。指示一個(gè)套接字等候進(jìn)入連接的A P I函數(shù)則是l i s t e n，其定義如下：
int listen(
??????SOCKET s,
??????int backlog
?????);
第一個(gè)參數(shù)同樣是限定套接字。b a c k l o g參數(shù)指定了正在等待連接的最大隊(duì)列長(zhǎng)度。這個(gè)
參數(shù)非常重要，因?yàn)橥耆赡芡瑫r(shí)出現(xiàn)幾個(gè)服務(wù)器連接請(qǐng)求。例如，假定b a c k l o g參數(shù)為2。如
果三個(gè)客戶機(jī)同時(shí)發(fā)出請(qǐng)求，那么頭兩個(gè)會(huì)被放在一個(gè)“待決”（等待處理）隊(duì)列中，以便應(yīng)
用程序依次為它們提供服務(wù)。而第三個(gè)連接會(huì)造成一個(gè)W S A E C O N N R E F U S E D錯(cuò)誤。注意，
一旦服務(wù)器接受了一個(gè)連接，那個(gè)連接請(qǐng)求就會(huì)從隊(duì)列中刪去，以便別人可繼續(xù)發(fā)出請(qǐng)求。
b a c k l o g參數(shù)其實(shí)本身就存在著限制，這個(gè)限制是由基層的協(xié)議提供者決定的。如果出現(xiàn)非法
值，那么會(huì)用與之最接近的一個(gè)合法值來取代。除此以外，對(duì)于如何知道實(shí)際的b a c k l o g值，
其實(shí)并不存在一種標(biāo)準(zhǔn)手段。
與l i s t e n對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤是非常直觀的。到目前為止，最常見的錯(cuò)誤是W S A E I N VA L。該錯(cuò)誤
通常意味著，你忘記在l i s t e n之前調(diào)用b i n d。否則，與b i n d調(diào)用相反，使用l i s t e n時(shí)可能收到
W S A E A D D R I N U S E。這個(gè)錯(cuò)誤通常是在進(jìn)行b i n d調(diào)用時(shí)發(fā)生的。
3. accept和W S A A c c e p t
現(xiàn)在，我們已做好了接受客戶連接的準(zhǔn)備。這是通過a c c e p t或W S A A c c e p t函數(shù)來完成的。
a c c e p t格式如下：
SOCKET accept(
????????SOCKET s,
????????struct sockaddr FAR * addr,
????????int FAR * addrlen
???????);
其中，參數(shù)s是一個(gè)限定套接字，它處在監(jiān)聽模式。第二個(gè)參數(shù)應(yīng)該是一個(gè)有效的
S O C K A D D R _ I N結(jié)構(gòu)的地址，而a d d r l e n應(yīng)該是S O C K A D D R _ I N結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。對(duì)于屬于另一種
協(xié)議的套接字，應(yīng)當(dāng)用與那種協(xié)議對(duì)應(yīng)的S O C K A D D R結(jié)構(gòu)來替換S O C K A D D R _ I N。通過對(duì)
a c c p e t函數(shù)的調(diào)用，可為待決連接隊(duì)列中的第一個(gè)連接請(qǐng)求提供服務(wù)。a c c e p t函數(shù)返回后，
a d d r結(jié)構(gòu)中會(huì)包含發(fā)出連接請(qǐng)求的那個(gè)客戶機(jī)的I P地址信息，而a d d r l e n參數(shù)則指出結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)
度。此外，a c c e p t會(huì)返回一個(gè)新的套接字描述符，它對(duì)應(yīng)于已經(jīng)接受的那個(gè)客戶機(jī)連接。對(duì)于
該客戶機(jī)后續(xù)的所有操作，都應(yīng)使用這個(gè)新套接字。至于原來那個(gè)監(jiān)聽套接字，它仍然用于
接受其他客戶機(jī)連接，而且仍處于監(jiān)聽模式。
Winsock 2引入了一個(gè)名為W S A A c c e p t的函數(shù)。它能根據(jù)一個(gè)條件函數(shù)的返回值，選擇性
地接受一個(gè)連接。這個(gè)新函數(shù)的定義如下：
SOCKET WSAAccept(
?????????SOCKET? s,
?????????struct sockaddr FAR * addr,
?????????LPINT addlen,
?????????LPCONDITIONPROC lpfnCondition,
?????????DWORD ?dwCallbackData
????????);
?
其中，頭三個(gè)參數(shù)與a c c e p t的Winsock 1版本是相同的。l p f n C o n d i t i o n參數(shù)是指向一個(gè)函數(shù)
的指針，那個(gè)函數(shù)是根據(jù)客戶請(qǐng)求來調(diào)用的。該函數(shù)決定是否接受客戶的連接請(qǐng)求，定義如
下：
?int CALLBACK ConditionFunc(
????????????????LPWSABUF?lpCallerId,
????????????????LPWSABUF? lpCallerData,
????????????????LPQOS???lpSQOS,
????????????????LPQOS???lpGQOS,
????????????????LPWSABUF?lpCalleeId,
????????????????LPWSABUF? lpCalleeData,
????????????????GROUP FAR * g,
????????????????DWORD???dwCallbackData
???????????????);
?
?l p C a l l e r I d是一個(gè)值參數(shù)，其中包含連接實(shí)體的地址。W S A B U F結(jié)構(gòu)是許多Winsock 2函數(shù)
常用的。對(duì)它的聲明如下：
typedef?struct __WSABUF{
?u_long?len;
?char FAR * buf;
?} WSABUF,FAR * LPWSABUF;
?對(duì)l p C a l l e r I d來說，b u f指針指向的是一個(gè)地址結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)針對(duì)的是建立連接的那種特定
通信協(xié)議。為正確返回信息，只須將b u f指針建立為恰當(dāng)?shù)腟 O C K A D D R類型。在T C P / I P的情
況下，在S O C K A D D R _ I N結(jié)構(gòu)中，當(dāng)然應(yīng)該包含建立連接的那個(gè)客戶機(jī)的I P地址。在連接請(qǐng)
求期間，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都能提供對(duì)呼叫者I D信息的支持。
l p C a l l e r D a t a參數(shù)中包含了隨連接請(qǐng)求一道，由客戶機(jī)發(fā)出的任何連接數(shù)據(jù)。若其中未指
定呼叫者數(shù)據(jù)，那么該參數(shù)就默認(rèn)為N U L L。要注意的是，對(duì)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如T C P）來說，
它們并不提供對(duì)連接數(shù)據(jù)的支持。至于一種協(xié)議到底是支持連接數(shù)據(jù)，還是支持?jǐn)嚅_數(shù)據(jù)，
可用W S A E n u m P r o t o c o l s函數(shù)對(duì)Wi n s o c k目錄中相應(yīng)的條目進(jìn)行查詢，從而得出正確的結(jié)論。
l p S Q O S和l p G Q O S參數(shù)對(duì)客戶機(jī)請(qǐng)求的任何一個(gè)服務(wù)質(zhì)量（ Q O S）參數(shù)進(jìn)行指定，兩個(gè)
參數(shù)都引用了一個(gè)Q O S結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中包含的信息是關(guān)于收發(fā)數(shù)據(jù)所需要的帶寬。如果客戶
機(jī)沒有要求Q O S，這些參數(shù)都將是N U L L。這兩個(gè)參數(shù)的不同之處在于l p S Q O S指定的是一個(gè)
獨(dú)立的連接，而l p G Q O S則用于套接字組。在Winsock 1或2中沒有實(shí)施或支持套接字組
l p C l a l l e e I d屬于另一種W S A B U F結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)中包含已與客戶機(jī)需要與之連接的本地地
址。該結(jié)構(gòu)的b u f字段同樣指向其相應(yīng)地址家族的一個(gè)S O C K A D D R對(duì)象。對(duì)正在一個(gè)多主機(jī)
的機(jī)器上運(yùn)行的服務(wù)器來說，這種信息非常有用。記住，如果服務(wù)器和I N A D D R _ A N Y地址綁
定在一起，任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都可為連接請(qǐng)求提供服務(wù)。隨后，該參數(shù)會(huì)返回實(shí)際建立連接
的那個(gè)接口。
l p C l a l l e e D a t a參數(shù)是l p C a l l e r D a t a的補(bǔ)充。l p C a l l e e D a t a參數(shù)指向一個(gè)W S A B U F結(jié)構(gòu)，服務(wù)
器可利用這個(gè)結(jié)構(gòu)把數(shù)據(jù)當(dāng)作連接請(qǐng)求進(jìn)程的一部分，返回客戶機(jī)。如果服務(wù)提供者支持這
一選項(xiàng)， l e n字段就會(huì)指出作為這個(gè)連接請(qǐng)求一部分，服務(wù)器最多可向客戶機(jī)返回多少字節(jié)。
這種情況下，服務(wù)器會(huì)根據(jù)這一數(shù)量，將盡可能多的字節(jié)復(fù)制到W S A B U F結(jié)構(gòu)的b u f部分，同
時(shí)用l e n字段指出實(shí)際傳輸了多少個(gè)字節(jié)。如果服務(wù)器不想返回任何連接數(shù)據(jù)，那么，在返回
之前，條件接受函數(shù)應(yīng)將l e n字段設(shè)為0。假如提供者不支持連接數(shù)據(jù)， l e n字段就會(huì)為0。大多
數(shù)協(xié)議同樣都不支持在接受連接之前進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。事實(shí)上， Wi n 3 2平臺(tái)當(dāng)前支持的所有協(xié)議
都不支持這一特性。
服務(wù)器將傳遞給條件函數(shù)的參數(shù)處理完之后，必須指出到底是接受、拒絕還是延后客戶機(jī)的連接請(qǐng)求。如果服務(wù)器打算接受連接，那么條件函數(shù)就應(yīng)返回C F _ A C C E P T。如果拒絕，
函數(shù)就應(yīng)返回C F _ R E J E C T。如果出于某種原因，現(xiàn)在還不能做出決定，就應(yīng)返回C F _ D E F E R。
若服務(wù)器準(zhǔn)備對(duì)這個(gè)連接請(qǐng)求進(jìn)行處理，就應(yīng)調(diào)用W S A A c c c e p t。要注意的是，條件函數(shù)在與
W S A A c c e p t函數(shù)相同的進(jìn)程內(nèi)運(yùn)行，而且會(huì)立即返回。另外還要注意的是，對(duì)于當(dāng)前的
Wi n 3 2平臺(tái)支持的協(xié)議來說，條件接受函數(shù)并不意味著客戶機(jī)的連接請(qǐng)求必須在從該函數(shù)返回
一個(gè)值之后才會(huì)得到滿足。大多數(shù)情況下，最基層的網(wǎng)絡(luò)堆棧在條件接受函數(shù)調(diào)用的那一刻，
就已經(jīng)接受了連接。如果返回C F _ R E J E C T值，基層堆棧就會(huì)將連接簡(jiǎn)單地關(guān)閉了事。
如發(fā)生錯(cuò)誤，就會(huì)返回I N VA L I D _ S O C K E T。最常見的錯(cuò)誤是W S A E W O U L D B L O C K。如
果監(jiān)聽套接字處于異步狀態(tài)或非暫停模式，同時(shí)沒有要接受的連接時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生此類的錯(cuò)誤。
若條件函數(shù)返回C F _ D E F E R，W S A A c c e p t就會(huì)返回W S AT RY _ A G A I N錯(cuò)誤。如果條件函數(shù)返
回C F _ R E J E C T，W S A A c c e p t錯(cuò)誤就是W S A E C O N N R E F U S E D。
????