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socket編程—技術(shù)實(shí)現(xiàn)

這幾天都在玩socket了，有一點(diǎn)心得，貼出來(lái)與大家共賞，若有不妥或錯(cuò)誤的地方，還請(qǐng)各位看官指點(diǎn)一二。

什么是socket？socket就是...，我在這里就不抄書了，有興趣的同仁去查查書吧。
不過(guò)還要說(shuō)一句，socket就是不同進(jìn)程之間的一種通信方式。就象打電話是朋友之間的一種通信方式是一樣。個(gè)人理解：所謂“通信”，就是相互之間發(fā)送數(shù)據(jù)。有人理解socket是不同計(jì)算機(jī)之間的一種通信方
式，這是不確切的。兩個(gè)進(jìn)程，不管是運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，還是運(yùn)行在不同計(jì)算機(jī)上，都可通過(guò)
socket技術(shù)進(jìn)行通信。

socket套接字的使用需要有網(wǎng)卡的支持，所以socket一般都被用來(lái)在不同機(jī)器之間通信，而如果在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信，通常采用效率更高的共享內(nèi)存技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

兩個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行通訊，就需要兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)都在運(yùn)行了（廢話），在具體實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)進(jìn)程我們通常要區(qū)別對(duì)待，一個(gè)進(jìn)程專門等待另一個(gè)進(jìn)程給自己發(fā)消息，收到消息后進(jìn)行處理，在把處理結(jié)果發(fā)送回去。我們把專門處理消息、提供服務(wù)的進(jìn)程稱為服務(wù)器端，把發(fā)送消息、請(qǐng)求處理的進(jìn)程稱為客戶端。總體過(guò)程就是客戶端發(fā)送一個(gè)消息給服務(wù)器端，服務(wù)器端進(jìn)程收到消息進(jìn)行處理，把處理結(jié)果發(fā)送給客戶端。恩，就是這樣。

還有一個(gè)問題，如果我現(xiàn)在有一個(gè)進(jìn)程要跟另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的某個(gè)進(jìn)程進(jìn)行socket通信，那在我這個(gè)進(jìn)程中如何指定另一個(gè)進(jìn)程呢？這里還需要說(shuō)一下另一個(gè)概念——端口，如果把操作系統(tǒng)比作一座房子的話，那端口就是房子的窗口，是系統(tǒng)外界同系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行通信的通道。在socket實(shí)現(xiàn)中，我們不進(jìn)行另一個(gè)進(jìn)程的指定，而是指定發(fā)送消息或接收消息的端口號(hào)。比如說(shuō)現(xiàn)在進(jìn)程A要給進(jìn)程B發(fā)消息，我們會(huì)把消息發(fā)送到進(jìn)程B所運(yùn)行的計(jì)算機(jī)的端口N上，而進(jìn)程B此時(shí)正在監(jiān)視端口N，這樣進(jìn)程B就能收到進(jìn)程A發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，同樣進(jìn)程B也把消息發(fā)送到該端口上，進(jìn)程A也能從該端口收到進(jìn)程B發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，當(dāng)然，這需要客戶端和服務(wù)器端關(guān)于端口號(hào)進(jìn)行一個(gè)約定，即共同操作同一個(gè)端口。如果客戶端把消息發(fā)送到端口N1上，而服務(wù)器端監(jiān)視的是端口N2，那通信一定不能成功。端口號(hào)最大為65535，不能比這個(gè)再大了，但在我們自己的程序中盡量不要用小于1024的端口號(hào)，小于1024的端口好很多都被系統(tǒng)使用了，比如23被telnet所使用。

socket的實(shí)現(xiàn)是很簡(jiǎn)單的，只要按照一定的步驟，就可馬上建立一個(gè)這樣的通信通道。

下面較詳細(xì)的介紹幾個(gè)核心的函數(shù)：

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);
無(wú)論是客戶端還是服務(wù)器端，下面這個(gè)函數(shù)是一定要用到的，也是最先用到的。
這個(gè)函數(shù)是要告訴系統(tǒng)，給我準(zhǔn)備好一個(gè)socket通道，我要和其它進(jìn)程通信了。函數(shù)的返回值很重要，我們要記下來(lái)，它表示系統(tǒng)為我們準(zhǔn)備好的這個(gè)socket通道，在以后的每個(gè)socket相關(guān)函數(shù)中都會(huì)用到，如果這個(gè)值等于SOCKET_ERROR，表示函數(shù)執(zhí)行失敗了。函數(shù)的參數(shù)我們分別給：PF_INET、SOCK_STREAM和IPPROTO_TCP。

int bind(SOCKET s, const sockaddr *addr, int namelen);
這個(gè)函數(shù)只有服務(wù)器端程序使用，作用是與某個(gè)socket通道綁定。可以用返回值判斷該函數(shù)執(zhí)行結(jié)果怎么樣，如果等于SOCKET_ERROR，那就是失敗了。第一個(gè)參數(shù)s，就是socket()函數(shù)的返回值；在結(jié)構(gòu)addr中，我們要給定一個(gè)端口號(hào)；namelen等于結(jié)構(gòu)sockaddr的大小。

int listen(SOCKET s, int backlog);
這個(gè)函數(shù)只有服務(wù)器端程序使用，作用是監(jiān)聽該端口。返回值與bind函數(shù)意義一樣。

int accept(SOCKET s, sockaddr *addr, int *addrlen);
這個(gè)函數(shù)只有服務(wù)器端程序使用，作用是響應(yīng)客戶端的連接。返回值與bind函數(shù)意義一樣。

int connect(SOCKET s, const sockaddr *name, int namelen);
這個(gè)函數(shù)只有客戶端程序使用，作用是把客戶端和某個(gè)計(jì)算機(jī)的某個(gè)端口建立連接。返回值與bind函數(shù)意義一樣。第一個(gè)參數(shù)s，就是socket()函數(shù)的返回值；在結(jié)構(gòu)name中，我們要給定一個(gè)端口號(hào)和目的機(jī)器名；namelen等于結(jié)構(gòu)sockaddr的大小。

int send(SOCKET s, char *buf, int len, int flags);
int recv(SOCKET s, char *buf, int len, int flags);
這兩個(gè)函數(shù)就是發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，客戶端和服務(wù)器端程序都能用，哪個(gè)發(fā)送哪個(gè)接收不用說(shuō)了吧？呵呵。
從函數(shù)的返回值可以檢查函數(shù)執(zhí)行是否成功。參數(shù)中buf是指向發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)的指針，len是數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。flags我們給個(gè)0就可以（其實(shí)是我不知道具體含義）。

最后就是關(guān)閉socket了，這個(gè)很容易忘掉，但這個(gè)函數(shù)很重要，一定要用。
int closesocket(SOCKET s);

好了，關(guān)鍵函數(shù)就這么幾個(gè)，下圖是這幾個(gè)函數(shù)的執(zhí)行順序：

client端 service端

? | ? ? |
? v ? ? v
socket() socket()
? | ? ? |
? | ? ? v
? | ? bind()
? | ? ? |
? | ? ? v
? | ? listen()
? | ? ? |
? | ? ? v
? | ? accept() 掛起，直到有客戶端來(lái)連接
? | ? ? |
? v ? 三段握手過(guò)程 ? |
connect() <-------------> |
? | ? ? |
? v ? 發(fā)送消息 ? v
? +---> send() ---------------> recv() <-------+
? | ? | ? ? . |
? | ? | ? ? . 處理消息 |
? | ? v ? 響應(yīng)消息 ? . |
? +---- recv() <--------------- send() --------+
? | ? ? |
? v ? ? |
close() ---------------> recv()
? ? |
? ? v
? closesocket()

上圖我覺得能很好的說(shuō)明客戶端和服務(wù)器端的運(yùn)行軌跡。

使用以上幾個(gè)函數(shù)在 linux 系統(tǒng)上就可成功建立一個(gè)socket通信連路，但如果在windows系統(tǒng)上，還要用到另一個(gè)函數(shù)：
int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);
在windows系統(tǒng)上，首先要執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，所以要把這個(gè)函數(shù)放在socket()函數(shù)的前面。

我對(duì)上面的函數(shù)進(jìn)行了一些封裝，為節(jié)省篇幅，我去掉所有注釋和非重要的函數(shù)，在這里可以看到各個(gè)函數(shù)的具體用法：

在 VC60 環(huán)境下要運(yùn)行下面的函數(shù)，要包含頭文件 errno.h 和 winsock2.h，還有，在連接的時(shí)候要連接上ws2_32.dll文件。

這是頭文件內(nèi)容：
class Socket {
public:

bool setup();

void close();

bool connect(string host, int port);

bool listen();

int accept();

int recv(char *buf, int len);

int recv(int new_fd, char *buf, int len);

int send(const char *msg, int len);

int send(int new_fd, const char *msg, int len);

private:
? int _fd;
};

這是實(shí)現(xiàn)文件內(nèi)容：
bool Socket::setup() {

WSADATA wsd;
_fd = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
if(_fd) {
return false;
}

_fd = ::socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if (_fd == -1) {
return false;
}
return true;
}

bool Socket::listen() {
struct sockaddr_in my_addr;

my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons(52309);
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

if(::bind(_fd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == SOCKET_ERROR) {
return false;
}

if(::listen(_fd, BACKLOG) == SOCKET_ERROR) {
return false;
}

return true;
}

int Socket::accept()
{
int new_fd;
struct sockaddr_in their_addr;
int sin_size = sizeof(their_addr);

printf("accepting... \n");

new_fd = ::accept(_fd,
? (struct sockaddr *)&their_addr,
? &sin_size);
return new_fd == SOCKET_ERROR ? -1:new_fd;
}

bool Socket::connect(string host, int port) {
struct hostent *_h = gethostbyname(host.c_str());
if (_h == 0) {
return false;
}

struct in_addr *_addr = (struct in_addr *)_h->h_addr;
struct sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_addr = *_addr;
sin.sin_port = htons(port);

if (::connect(_fd, (sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR) {
return false;
}

return true;
}

int Socket::recv(int new_fd, char *buf, int len)
{
int nb = ::recv(new_fd, buf, len, 0);
if (nb == -1) {
printf("Error! recv.\n");
}
return nb;
}

int Socket::recv(char *buf, int len) {
return recv(_fd, buf, len);
}

int Socket::send(const char *msg, int len) {
return send(_fd, msg, len);
}

int Socket::send(int new_fd, const char *msg, int len)
{
int nb = ::send(new_fd, msg, len, 0);
if (nb == -1) {
printf("Error! send.\n");
}

return nb;
}

void Socket::close() {

int trytimes = 0;
while(::closesocket(_fd) && trytimes < CLOSE_TRY_TIMES)
trytimes++;

if(trytimes == 10) {
printf("Cannot close socket!\n");
}
}

好，socket類是封裝好了，下面就是組織了，服務(wù)器端和客戶端是不一樣的，下面分別給出代碼，到這里已經(jīng)就很簡(jiǎn)單了。

客戶端：
int main(int argc, char **argv)
{
printf("socket of client is run ...\n");
Socket s;
if (!s.connect("dezhi", 52309))
return 0;

char *msg = "ok, send a message.";
for (int i=0; i<10; i++) {
s.send(msg, 20);
printf("message = %s\n", msg);
}
s.send("q", 1);
s.close();

return 0;
}

服務(wù)器：
int main(int argc, char **argv) {
printf("socket of service is run ...\n");

Socket s;
s.listen();
int new_fd = s.accept();

char buf[8];
buf[7] = '\0';
while (1) {
if (s.recv(new_fd, buf, 5) != -1) {
? printf("%s\n", buf);
? if (buf[0] == 'q')
? break;
}
}
s.close();
}

下面為運(yùn)行結(jié)果：
客戶端：
socket of client is run ...
Socket: WSAStartup success execute.
Socket: socket success execute.
Socket: Establish the connection to "127.0.0.1:52309"
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
message = ok, send a message.
Socket: Close connection to "127.0.0.1:52309"
Press any key to continue

服務(wù)器端
socket of service is run ...
Socket: WSAStartup success execute.
Socket: socket success execute.
bind ok!
listen ok!
accepting...
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
ok, send a message.
qk, send a message.
Press any key to continue

就到這里吧。socket的相關(guān)內(nèi)容可遠(yuǎn)不止這些，我在這里只是給大家來(lái)個(gè)拋磚引玉，想深究？路還很漫長(zhǎng)。關(guān)于詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)代碼，去我的《源碼》上找吧，不放在這里，是為了讓篇幅小些。

posted on 2006-04-20 17:36 楊粼波閱讀(897) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用所屬分類: 網(wǎng)絡(luò)編程

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