Socket模型详解_socket模型详解一
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Winsock 的I/O操作：
1、两种I/O模式
阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。
非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。
为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种：
Windows Socket五种I/O模型——代码全攻略
如果你想在Windows平台上构建服务器应用，那么I/O模型是你必须考虑的。Windows操作系统提供了选择（Select）、异步选择（WSAAsyncSelect）、事件选择（WSAEventSelect）、重叠I/O（Overlapped I/O）和完成端口（Completion Port)共五种I/O模型。每一种模型均适用于一种特定的应用场景。程序员应该对自己的应用需求非常明确，而且综合考虑到程序的扩展性和可移植性等因素，作出自己的选择。
以一个回应反射式服务器（与《Windows网络编程》第八章一样）来介绍这五种I/O模型。
我们假设客户端的代码如下（为代码直观，省去所有错误检查，以下同）：
#include #include
#define SERVER_ADDRESS “137.117.2.148” #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, “ws2_32.lib”)
int main(){ WSADATA wsaData;SOCKET sClient;SOCKADDR_IN server;char szMeage[MSGSIZE];int ret;
// Initialize Windows socket library WSAStartup(0x0202, &wsaData);
// Create client socket sClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// Connect to server memset(&server, 0, sizeof(SOCKADDR_IN));server.sin_family = AF_INET;server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(SERVER_ADDRESS);server.sin_port = htons(PORT);
connect(sClient,(struct sockaddr *)&server, sizeof(SOCKADDR_IN));
while(TRUE){ printf(“Send:”);gets(szMeage);
// Send meage send(sClient, szMeage, strlen(szMeage), 0);
// Receive meage ret = recv(sClient, szMeage, MSGSIZE, 0);szMeage[ret] = ' ';
printf(“Received [%d bytes]: '%s'n”, ret, szMeage);}
// Clean up closesocket(sClient);WSACleanup();return 0;}
客户端所做的事情相当简单，创建套接字，连接服务器，然后不停的发送和接收数据。
比较容易想到的一种服务器模型就是采用一个主线程，负责监听客户端的连接请求，当接收到某个客户端的连接请求后，创建一个专门用于和该客户端通信的套接字和一个辅助线程。以后该客户端和服务器的交互都在这个辅助线程内完成。这种方法比较直观，程序非常简单而且可移植性好，但是不能利用平台相关的特性。例如，如果连接数增多的时候（成千上万的连接），那么线程数成倍增长，操作系统忙于频繁的线程间切换，而且大部分线程在其生命周期内都是处于非活动状态的，这大大浪费了系统的资源。所以，如果你已经知道你的代码只会运行在Windows平台上，建议采用Winsock I/O模型。
一.选择模型
Select（选择）模型是Winsock中最常见的I/O模型。之所以称其为“Select模型”，是由于它的“中心思想”便是利用select函数，实现对I/O的管理。最初设计该模型时，主要面向的是某些使用UNIX操作系统的计算机，它们采用的是Berkeley套接字方案。Select模型已集成到Winsock 1.1中，它使那些想避免在套接字调用过程中被无辜“锁定”的应用程序，采取一种有序的方式，同时进行对多个套接字的管理。由于Winsock 1.1向后兼容于Berkeley套接字实施方案，所以假如有一个Berkeley套接字应用使用了select函数，那么从理论角度讲，毋需对其进行任何修改，便可正常运行。（节选自《Windows网络编程》第八章)下面的这段程序就是利用选择模型实现的Echo服务器的代码（已经不能再精简了）：
#include #include
#define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, “ws2_32.lib”)
int g_iTotalConn = 0;SOCKET g_CliSocketArr[FD_SETSIZE];
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter);
int main(){ WSADATA wsaData;SOCKET sListen, sClient;SOCKADDR_IN local, client;int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);DWORD dwThreadId;// Initialize Windows socket library WSAStartup(0x0202, &wsaData);
// Create listening socket sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// Bind local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(PORT);bind(sListen,(struct sockaddr *)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
// Listen listen(sListen, 3);
// Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while(TRUE){ // Accept a connection sClient = accept(sListen,(struct sockaddr *)&client, &iaddrSize);printf(“Accepted client:%s:%dn”, inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
// Add socket to g_CliSocketArr g_CliSocketArr[g_iTotalConn++] = sClient;}
return 0;}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam){ int i;fd_set fdread;int ret;struct timeval tv = {1, 0};char szMeage[MSGSIZE];
while(TRUE){ FD_ZERO(&fdread);for(i = 0;i
// We only care read event ret = select(0, &fdread, NULL, NULL, &tv);
if(ret == 0){ // Time expired continue;}
for(i = 0;i
if(NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_READ){ // Receive meage from client ret = recv(g_CliSocketArr[index], szMeage, MSGSIZE, 0);if(ret == 0 ||(ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError()== WSAECONNRESET)){ Cleanup(index);} else { szMeage[ret] = ' ';send(g_CliSocketArr[index], szMeage, strlen(szMeage), 0);} }
if(NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_CLOSE){ Cleanup(index);} } return 0;}
void Cleanup(int index){ closesocket(g_CliSocketArr[index]);WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);
if(index
WSAGetOverlappedResult(g_CliSocketArr[index], &g_pPerIODataArr[index]->overlap, &cbTransferred, TRUE, &g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Flags);
if(cbTransferred == 0){ // The connection was closed by client Cleanup(index);} else { // g_pPerIODataArr[index]->szMeage contains the received data g_pPerIODataArr[index]->szMeage[cbTransferred] = ' ';send(g_CliSocketArr[index], g_pPerIODataArr[index]->szMeage, cbTransferred, 0);// Launch another asynchronous operation WSARecv(g_CliSocketArr[index], &g_pPerIODataArr[index]->Buffer, 1, &g_pPerIODataArr[index]->NumberOfBytesRecvd, &g_pPerIODataArr[index]->Flags, &g_pPerIODataArr[index]->overlap, NULL);} }
return 0;}
void Cleanup(int index){ closesocket(g_CliSocketArr[index]);WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);HeapFree(GetProceHeap(), 0, g_pPerIODataArr[index]);
if(index
g_pPerIODataArr[--g_iTotalConn] = NULL;}
这个模型与上述其他模型不同的是它使用Winsock2提供的异步I/O函数WSARecv。在调用WSARecv时，指定一个WSAOVERLAPPED结构，这个调用不是阻塞的，也就是说，它会立刻返回。一旦有数据到达的时候，被指定的WSAOVERLAPPED结构中的hEvent被Signaled。由于下面这个语句
g_CliEventArr[g_iTotalConn] = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent；
使得与该套接字相关联的WSAEVENT对象也被Signaled，所以WSAWaitForMultipleEvents的调用操作成功返回。我们现在应该做的就是用与调用WSARecv相同的WSAOVERLAPPED结构为参数调用WSAGetOverlappedResult，从而得到本次I/O传送的字节数等相关信息。在取得接收的数据后，把数据原封不动的发送到客户端，然后重新激活一个WSARecv异步操作。
2.用完成例程方式实现的重叠I/O模型 #include #include
#define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, “ws2_32.lib”)
typedef struct { WSAOVERLAPPED overlap;WSABUF Buffer;char szMeage[MSGSIZE];DWORD NumberOfBytesRecvd;DWORD Flags;SOCKET sClient;}PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA;
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID);void CALLBACK CompletionROUTINE(DWORD, DWORD, LPWSAOVERLAPPED, DWORD);
SOCKET g_sNewClientConnection;BOOL g_bNewConnectionArrived = FALSE;
int main(){ WSADATA wsaData;SOCKET sListen;SOCKADDR_IN local, client;DWORD dwThreadId;int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);// Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, &wsaData);
// Create listening socket sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// Bind local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(PORT);bind(sListen,(struct sockaddr *)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
// Listen listen(sListen, 3);
// Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while(TRUE){ // Accept a connection g_sNewClientConnection = accept(sListen,(struct sockaddr *)&client, &iaddrSize);g_bNewConnectionArrived = TRUE;printf(“Accepted client:%s:%dn”, inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));} }
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam){ LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = NULL;
while(TRUE){ if(g_bNewConnectionArrived){ // Launch an asynchronous operation for new arrived connection lpPerIOData =(LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(GetProceHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE;lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMeage;lpPerIOData->sClient = g_sNewClientConnection;
WSARecv(lpPerIOData->sClient, &lpPerIOData->Buffer, 1, &lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd, &lpPerIOData->Flags, &lpPerIOData->overlap, CompletionROUTINE);
g_bNewConnectionArrived = FALSE;}
SleepEx(1000, TRUE);} return 0;}
void CALLBACK CompletionROUTINE(DWORD dwError, DWORD cbTransferred, LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, DWORD dwFlags){ LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData =(LPPER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlapped;
if(dwError!= 0 || cbTransferred == 0){ // Connection was closed by client closesocket(lpPerIOData->sClient);HeapFree(GetProceHeap(), 0, lpPerIOData);} else { lpPerIOData->szMeage[cbTransferred] = ' ';send(lpPerIOData->sClient, lpPerIOData->szMeage, cbTransferred, 0);
// Launch another asynchronous operation memset(&lpPerIOData->overlap, 0, sizeof(WSAOVERLAPPED));lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE;lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMeage;
WSARecv(lpPerIOData->sClient, &lpPerIOData->Buffer, 1, &lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd, &lpPerIOData->Flags, &lpPerIOData->overlap, CompletionROUTINE);} }
用完成例程来实现重叠I/O比用事件通知简单得多。在这个模型中，主线程只用不停的接受连接即可；辅助线程判断有没有新的客户端连接被建立，如果有，就为那个客户端套接字激活一个异步的WSARecv操作，然后调用SleepEx使线程处于一种可警告的等待状态，以使得I/O完成后CompletionROUTINE可以被内核调用。如果辅助线程不调用SleepEx，则内核在完成一次I/O操作后，无法调用完成例程（因为完成例程的运行应该和当初激活WSARecv异步操作的代码在同一个线程之内）。
完成例程内的实现代码比较简单，它取出接收到的数据，然后将数据原封不动的发送给客户端，最后重新激活另一个WSARecv异步操作。注意，在这里用到了“尾随数据”。我们在调用WSARecv的时候，参数lpOverlapped实际上指向一个比它大得多的结构PER_IO_OPERATION_DATA，这个结构除了WSAOVERLAPPED以外，还被我们附加了缓冲区的结构信息，另外还包括客户端套接字等重要的信息。这样，在完成例程中通过参数lpOverlapped拿到的不仅仅是WSAOVERLAPPED结构，还有后边尾随的包含客户端套接字和接收数据缓冲区等重要信息。这样的C语言技巧在我后面介绍完成端口的时候还会使用到。
五.完成端口模型
“完成端口”模型是迄今为止最为复杂的一种I/O模型。然而，假若一个应用程序同时需要管理为数众多的套接字，那么采用这种模型，往往可以达到最佳的系统性能！但不幸的是，该模型只适用于Windows NT和Windows 2000操作系统。因其设计的复杂性，只有在你的应用程序需要同时管理数百乃至上千个套接字的时候，而且希望随着系统内安装的CPU数量的增多，应用程序的性能也可以线性提升，才应考虑采用“完成端口”模型。要记住的一个基本准则是，假如要为Windows NT或Windows 2000开发高性能的服务器应用，同时希望为大量套接字I/O请求提供服务（Web服务器便是这方面的典型例子），那么I/O完成端口模型便是最佳选择！（节选自《Windows网络编程》第八章）
完成端口模型是我最喜爱的一种模型。虽然其实现比较复杂（其实我觉得它的实现比用事件通知实现的重叠I/O简单多了），但其效率是惊人的。我在T公司的时候曾经帮同事写过一个邮件服务器的性能测试程序，用的就是完成端口模型。结果表明，完成端口模型在多连接（成千上万）的情况下，仅仅依靠一两个辅助线程，就可以达到非常高的吞吐量。下面我还是从代码说起：
#include #include
#define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, “ws2_32.lib”)
typedef enum { RECV_POSTED }OPERATION_TYPE;
typedef struct { WSAOVERLAPPED overlap;WSABUF Buffer;char szMeage[MSGSIZE];DWORD NumberOfBytesRecvd;DWORD Flags;OPERATION_TYPE OperationType;}PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA;
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID);
int main(){ WSADATA wsaData;SOCKET sListen, sClient;SOCKADDR_IN local, client;DWORD i, dwThreadId;int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);HANDLE CompletionPort = INVALID_HANDLE_VALUE;SYSTEM_INFO systeminfo;LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = NULL;
// Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, &wsaData);
// Create completion port CompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);
// Create worker thread GetSystemInfo(&systeminfo);for(i = 0;i
// Create listening socket sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// Bind local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(PORT);bind(sListen,(struct sockaddr *)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
// Listen listen(sListen, 3);
while(TRUE){ // Accept a connection sClient = accept(sListen,(struct sockaddr *)&client, &iaddrSize);printf(“Accepted client:%s:%dn”, inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
// Aociate the newly arrived client socket with completion port CreateIoCompletionPort((HANDLE)sClient, CompletionPort,(DWORD)sClient, 0);
// Launch an asynchronous operation for new arrived connection lpPerIOData =(LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(GetProceHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE;lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMeage;lpPerIOData->OperationType = RECV_POSTED;WSARecv(sClient, &lpPerIOData->Buffer, 1, &lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd, &lpPerIOData->Flags, &lpPerIOData->overlap, NULL);}
PostQueuedCompletionStatus(CompletionPort, 0xFFFFFFFF, 0, NULL);CloseHandle(CompletionPort);closesocket(sListen);WSACleanup();return 0;}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID CompletionPortID){ HANDLE CompletionPort=(HANDLE)CompletionPortID;DWORD dwBytesTransferred;SOCKET sClient;LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = NULL;
while(TRUE){ GetQueuedCompletionStatus(CompletionPort, &dwBytesTransferred, &sClient,(LPOVERLAPPED *)&lpPerIOData, INFINITE);if(dwBytesTransferred == 0xFFFFFFFF){ return 0;}
if(lpPerIOData->OperationType == RECV_POSTED){ if(dwBytesTransferred == 0){ // Connection was closed by client closesocket(sClient);HeapFree(GetProceHeap(), 0, lpPerIOData);} else { lpPerIOData->szMeage[dwBytesTransferred] = ' ';send(sClient, lpPerIOData->szMeage, dwBytesTransferred, 0);
// Launch another asynchronous operation for sClient memset(lpPerIOData, 0, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE;lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMeage;lpPerIOData->OperationType = RECV_POSTED;WSARecv(sClient, &lpPerIOData->Buffer, 1, &lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd, &lpPerIOData->Flags, &lpPerIOData->overlap, NULL);} } } return 0;} 首先，说说主线程： 1.创建完成端口对象
2.创建工作者线程（这里工作者线程的数量是按照CPU的个数来决定的，这样可以达到最佳性能）
3.创建监听套接字，绑定，监听，然后程序进入循环 4.在循环中，我做了以下几件事情：(1).接受一个客户端连接
(2).将该客户端套接字与完成端口绑定到一起(还是调用CreateIoCompletionPort，但这次的作用不同)，注意，按道理来讲，此时传递给CreateIoCompletionPort的第三个参数应该是一个完成键，一般来讲，程序都是传递一个单句柄数据结构的地址，该单句柄数据包含了和该客户端连接有关的信息，由于我们只关心套接字句柄，所以直接将套接字句柄作为完成键传递；
(3).触发一个WSARecv异步调用，这次又用到了“尾随数据”，使接收数据所用的缓冲区紧跟在WSAOVERLAPPED对象之后，此外，还有操作类型等重要信息。
在工作者线程的循环中，我们
1.调用GetQueuedCompletionStatus取得本次I/O的相关信息（例如套接字句柄、传送的字节数、单I/O数据结构的地址等等）
2.通过单I/O数据结构找到接收数据缓冲区，然后将数据原封不动的发送到客户端 3.再次触发一个WSARecv异步操作
六.五种I/O模型的比较 我会从以下几个方面来进行比较 *有无每线程64连接数限制
如果在选择模型中没有重新定义FD_SETSIZE宏，则每个fd_set默认可以装下64个SOCKET。同样的，受MAXIMUM_WAIT_OBJECTS宏的影响，事件选择、用事件通知实现的重叠I/O都有每线程最大64连接数限制。如果连接数成千上万，则必须对客户端套接字进行分组，这样，势必增加程序的复杂度。
相反，异步选择、用完成例程实现的重叠I/O和完成端口不受此限制。
*线程数
除了异步选择以外，其他模型至少需要2个线程。一个主线程和一个辅助线程。同样的，如果连接数大于64，则选择模型、事件选择和用事件通知实现的重叠I/O的线程数还要增加。
*实现的复杂度
我的个人看法是，在实现难度上，异步选择
由于选择模型中每次都要重设读集，在select函数返回后还要针对所有套接字进行逐一测试，我的感觉是效率比较差；完成端口和用完成例程实现的重叠I/O基本上不涉及全局数据，效率应该是最高的，而且在多处理器情形下完成端口还要高一些；事件选择和用事件通知实现的重叠I/O在实现机制上都是采用WSAWaitForMultipleEvents，感觉效率差不多；至于异步选择，不好比较。所以我的结论是:选择
WinSock学习笔记 Socket（套接字）
◆先看定义：
typedef unsigned int u_int;typedef u_int SOCKET;◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。
◆Socket有五种不同的类型：
1、流式套接字(stream socket)定义：
#define SOCK_STREAM 1 流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。
2、数据报套接字(datagram socket)
定义：
#define SOCK_DGRAM 2 数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。
3、原始套接字(raw-protocol interface)定义：
#define SOCK_RAW 3 原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。
其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。
◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)：
头文件：Winsock2.h
库文件：WS2_32.LIB
动态库：W32_32.DLL
一些重要的定义
1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。typedef unsigned char u_char;typedef unsigned short u_short;typedef unsigned int u_int;typedef unsigned long u_long;
2、网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么，请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地 址，当然也提供一些转换函数。
◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合： struct in_addr { union { struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4;} S_un_b;struct { u_short s_w1,s_w2;} S_un_w;u_long S_addr;} S_un;#define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */ //下面几行省略,反正没什么用处。};其实完全不用这么麻烦，请看下面: ◆ 新的网络地址结构的定义：
非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义：
#define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001
3、套接字地址结构
(1)、sockaddr结构： struct sockaddr { u_short sa_family;/* addre family */ char sa_data[14];/* up to 14 bytes of direct addre */ };sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变化，因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。
(2)、sockaddr_in结构 struct sockaddr_in { short sin_family;u_short sin_port;struct in_addr sin_addr;char sin_zero[8];};sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。
◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数： unsigned long inet_addr(const char FAR * cp)用法：
unsigned long addr=inet_addr(“192.1.8.84”)
◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。#define INADDR_ANY(u_long)0x00000000
4、主机地址：
先看定义： struct hostent { char FAR * h_name;/* official name of host */ char FAR * FAR * h_aliases;/* alias list */ short h_addrtype;/* host addre type */ short h_length;/* length of addre */ char FAR * FAR * h_addr_list;/* list of addrees */ #define h_addr h_addr_list[0] /* addre, for backward compat */ };h_name为主机名字。h_aliases为主机别名列表。h_addrtype为地址类型。h_length为地址类型。
h_addr_list为IP地址，如果该主机有多个网卡，就包括地址的列表。另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。
5、常见TCP/IP协议的定义： #define IPPROTO_IP 0 #define IPPROTO_ICMP 1 #define IPPROTO_IGMP 2 #define IPPROTO_TCP 6 #define IPPROTO_UDP 17 #define IPPROTO_RAW 255 具体是什么协议，大家一看就知道了。
套接字的属性
为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。
1、属性内容： //允许调试输出
#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */ //是否监听模式
#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen()*/ //套接字与其他套接字的地址绑定
#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local addre reuse */ //保持连接
#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */ //不要路由出去
#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addrees */ //设置为广播
#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */ //使用环回不通过硬件
#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypa hardware when poible */ //当前拖延值
#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */ //是否加入带外数据
#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */ //禁用LINGER选项
#define SO_DONTLINGER(int)(~SO_LINGER)//发送缓冲区长度
#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */ //接收缓冲区长度
#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */ //发送超时时间
#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */ //接收超时时间
#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */ //错误状态
#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */ //套接字类型
#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */
2、读取socket属性：
int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen)s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。
optname为读取选项的名称 optval为存放选项值的缓冲区指针。optlen为缓冲区的长度 用法：
int ttl=0;//读取TTL值
int rc = getsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_TTL,(char *)&ttl, sizeof(ttl));//来自MS platform SDK 2003
3、设置socket属性：
int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen)s为欲设置属性的套接字。
level为套接字选项的级别，用法同上。optname为设置选项的名称 optval为存放选项值的缓冲区指针。optlen为缓冲区的长度
用法：
int ttl=32;//设置TTL值
int rc = setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_TTL,(char *)&ttl, sizeof(ttl));
套接字的使用步骤
1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的资源。（服务器端和客户端）
int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData)wVersionRequested为打算加载Winsock的版本，一般如下设置： wVersionRequested=MAKEWORD(2,0)或者直接赋值：wVersionRequested=2
LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,定义如下： typedef struct WSAData { WORD wVersion;WORD wHighVersion;char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];unsigned short iMaxSockets;unsigned short iMaxUdpDg;char FAR * lpVendorInfo;} WSADATA, FAR * LPWSADATA;如果加载成功后数据为：
wVersion＝2 表示加载版本为2.0。
wHighVersion＝514 表示当前系统支持socket最高版本为2.2。szDescription=“WinSock 2.0” szSystemStatus=“Running” 表示正在运行。iMaxSockets＝0 表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。iMaxUdpDg＝0 表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。lpVendorInfo 没有使用，为厂商指定信息预留。
该函数使用方法：
WORD wVersion=MAKEWORD(2,0);WSADATA wsData;int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData);if(nResult!=0){ //错误处理 }
2、创建套接字：（服务器端和客户端）
SOCKET socket(int af, int type, int protocol);af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。type为套接字类型，前面已经介绍了。
protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。用法：
SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);if(sock==INVALID_SOCKET){ //错误处理 }
3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端）int bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen)s为已经创建的套接字。
name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in 结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。namelen为地址结构的长度。
用法：
sockaddr_in addr;addr.sin_family=AF_INET;addr.sin_port= htons(0);//保证字节顺序
addr.sin_addr.s_addr= inet_addr(“192.1.8.84”)int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
4、套接字的监听：（服务器端）int listen(SOCKET s, int backlog)s为一个已绑定但未联接的套接字。
backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可 以提供多个连接。用法：
int nResult=listen(s,5)//最多5个连接 if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
5、套接字等待连接:：（服务器端）
SOCKET accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen)s为处于监听模式的套接字。
sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。addrlen为网络地址的长度。
用法：
sockaddr_in addr;SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));if(s==INVALID_SOCKET){ //错误处理 }
6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端）
int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen)s为欲连结的已创建的套接字。name为欲连结的socket地址。namelen为socket地址的结构的长度。
用法：
sockaddr_in addr;addr.sin_family=AF_INET;addr.sin_port=htons(0);//保证字节顺序
addr.sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY)//保证字节顺序 int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
7、套接字发送数据：（服务器端和客户端）
int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags)s为服务器端监听的套接字。buf为欲发送数据缓冲区的指针。len为发送数据缓冲区的长度。flags为数据发送标记。返回值为发送数据的字符数。
◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样：
flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。#define MSG_OOB 0x1 /* proce out-of-band data */ #define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming meage */ #define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */ MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。
用法：
char buf[]=“xiaojin”;int nResult=send(s,buf,strlen(buf));if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
8、套接字的数据接收：（客户端）
int recv(SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags)s为准备接收数据的套接字。buf为准备接收数据的缓冲区。len为准备接收数据缓冲区的大小。flags为数据接收标记。返回值为接收的数据的字符数。
用法：
char me[1000];int nResult =recv(s,me,1000,0);if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端）int shutdown(SOCKET s, int how)s为欲中断连接的套接字。
How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。#define SD_RECEIVE 0x00 #define SD_SEND 0x01 #define SD_BOTH 0x02 用法：
int nResult= shutdown(s,SD_BOTH);if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
10、关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端）int closesocket(SOCKET s)s为欲关闭的套接字。
用法：
int nResult=closesocket(s);if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 }
与socket有关的一些函数介绍
1、读取当前错误值：每次发生错误时，如果要对具体问题进行处理，那么就应该调用这个函数取得错误代码。
int WSAGetLastError(void);#define h_errno WSAGetLastError()错误值请自己阅读Winsock2.h。
2、将主机的unsigned long值转换为网络字节顺序(32位)：为什么要这样做呢？因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。
u_long htonl(u_long hostlong);举例：htonl(0)=0 htonl(80)= 1342177280
3、将unsigned long数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。
u_long ntohl(u_long netlong);举例：ntohl(0)=0 ntohl(1342177280)= 80
4、将主机的unsigned short值转换为网络字节顺序(16位)：原因同2：
u_short htons(u_short hostshort);举例：htonl(0)=0 htonl(80)= 20480
5、将unsigned short数从网络字节顺序转换位主机字节顺序，是上面函数的逆函数。u_short ntohs(u_short netshort);举例：ntohs(0)=0 ntohsl(20480)= 80
6、将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址，这个结构的定义见笔记(一)，实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。
unsigned long inet_addr(const char FAR * cp);举例：inet_addr(“192.1.8.84”)=1409810880 inet_addr(“127.0.0.1”)= 16777343 如果发生错误，函数返回INADDR_NONE值。
7、将网络地址转换位用点分割的IP地址，是上面函数的逆函数。char FAR * inet_ntoa(struct in_addr in);举例：char * ipaddr=NULL;char addr[20];in_addr inaddr;inaddr.s_addr=16777343;ipaddr= inet_ntoa(inaddr);strcpy(addr,ipaddr);这样addr的值就变为127.0.0.1。
注意意不要修改返回值或者进行释放动作。如果函数失败就会返回NULL值。
8、获取套接字的本地地址结构：
int getsockname(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen);s为套接字
name为函数调用后获得的地址值 namelen为缓冲区的大小。
9、获取与套接字相连的端地址结构：
int getpeername(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen);s为套接字
name为函数调用后获得的端地址值 namelen为缓冲区的大小。
10、获取计算机名：
int gethostname(char FAR * name, int namelen);name是存放计算机名的缓冲区 namelen是缓冲区的大小 用法：
char szName[255];memset(szName,0,255);if(gethostname(szName,255)==SOCKET_ERROR){ //错误处理
} 返回值为：szNmae=“xiaojin”
11、根据计算机名获取主机地址：
struct hostent FAR * gethostbyname(const char FAR * name);name为计算机名。用法：
hostent * host;char* ip;host= gethostbyname(“xiaojin”);if(host->h_addr_list[0]){ struct in_addr addr;memmove(&addr, host->h_addr_list[0]，4);//获得标准IP地址 ip=inet_ ntoa(addr);}
返回值为：hostent->h_name=“xiaojin” hostent->h_addrtype=2 //AF_INET hostent->length=4 ip=“127.0.0.1”
Winsock 的I/O操作：
1、两种I/O模式
阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。
非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。
为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种：
2、select模型：
通过调用select函数可以确定一个或多个套接字的状态，判断套接字上是否有数据，或
者能否向一个套接字写入数据。
int select(int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR *exceptfds, const struct timeval FAR * timeout);
◆先来看看涉及到的结构的定义： a、d_set结构：
#define FD_SETSIZE 64? typedef struct fd_set { u_int fd_count;/* how many are SET? */ SOCKET fd_array[FD_SETSIZE];/* an array of SOCKETs */ } fd_set;
fd_count为已设定socket的数量
fd_array为socket列表，FD_SETSIZE为最大socket数量，建议不小于64。这是微软建 议的。
B、timeval结构： struct timeval { long tv_sec;/* seconds */ long tv_usec;/* and microseconds */ };tv_sec为时间的秒值。tv_usec为时间的毫秒值。
这个结构主要是设置select()函数的等待值，如果将该结构设置为(0,0)，则select()函数 会立即返回。
◆再来看看select函数各参数的作用：
nfds：没有任何用处，主要用来进行系统兼容用，一般设置为0。
readfds：等待可读性检查的套接字组。
writefds；等待可写性检查的套接字组。
exceptfds：等待错误检查的套接字组。
timeout：超时时间。
函数失败的返回值：
调用失败返回SOCKET_ERROR,超时返回0。
readfds、writefds、exceptfds三个变量至少有一个不为空，同时这个不为空的套接字组 种至少有一个socket，道理很简单，否则要select干什么呢。
举例：测试一个套接字是否可读： fd_set fdread;//FD_ZERO定义 // #define FD_ZERO(set)(((fd_set FAR *)(set))->fd_count=0)FD_ZERO(&fdread);FD_SET(s,&fdread)； //加入套接字，详细定义请看winsock2.h if(select(0,%fdread,NULL,NULL,NULL)>0 { //成功
if(FD_ISSET(s,&fread)//是否存在fread中，详细定义请看winsock2.h { //是可读的 } }
◆I/O操作函数：主要用于获取与套接字相关的操作参数。int ioctlsocket(SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argp);s为I/O操作的套接字。cmd为对套接字的操作命令。argp为命令所带参数的指针。
常见的命令： //确定套接字自动读入的数据量
#define FIONREAD _IOR(''''f'''', 127, u_long)/* get # bytes to read */ //允许或禁止套接字的非阻塞模式，允许为非0，禁止为0 #define FIONBIO _IOW(''''f'''', 126, u_long)/* set/clear non-blocking i/o */ //确定是否所有带外数据都已被读入
#define SIOCATMARK _IOR(''''s'''', 7, u_long)/* at oob mark? */
3、WSAAsynSelect模型：
WSAAsynSelect模型也是一个常用的异步I/O模型。应用程序可以在一个套接字上接收以
WINDOWS消息为基础的网络事件通知。该模型的实现方法是通过调用WSAAsynSelect函
数 自动将套接字设置为非阻塞模式，并向WINDOWS注册一个或多个网络时间，并提供一
个通知时使用的窗口句柄。当注册的事件发生时，对应的窗口将收到一个基于消息的通知。int WSAAsyncSelect(SOCKET s, HWND hWnd, u_int wMsg, long lEvent);s为需要事件通知的套接字 hWnd为接收消息的窗口句柄 wMsg为要接收的消息
lEvent为掩码，指定应用程序感兴趣的网络事件组合，主要如下： #define FD_READ_BIT 0 #define FD_READ(1
int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE)； if(nResult==SOCKET_ERROR){ //错误处理 } 取消通知：
int nResult= WSAAsyncSelect(s,hWnd,0，0)；
当应用程序窗口hWnd收到消息时，wMsg.wParam参数标识了套接字，lParam的低字标明
了网络事件，高字则包含错误代码。
4、WSAEventSelect模型
WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型，但最主要的区别是网络事件发生时会被发
送到一个事件对象句柄，而不是发送到一个窗口。
使用步骤如下：
a、创建事件对象来接收网络事件： #define WSAEVENT HANDLE #define LPWSAEVENT LPHANDLE WSAEVENT WSACreateEvent(void);该函数的返回值为一个事件对象句柄，它具有两种工作状态：已传信(signaled)和未传信(nonsignaled)以及两种工作模式：人工重设(manual reset)和自动重设(auto reset)。默认未
未传信的工作状态和人工重设模式。
b、将事件对象与套接字关联，同时注册事件，使事件对象的工作状态从未传信转变未 已传信。
int WSAEventSelect(SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents);s为套接字
hEventObject为刚才创建的事件对象句柄 lNetworkEvents为掩码，定义如上面所述
c、I/O处理后，设置事件对象为未传信
BOOL WSAResetEvent(WSAEVENT hEvent);Hevent为事件对象
成功返回TRUE，失败返回FALSE。
d、等待网络事件来触发事件句柄的工作状态：
DWORD WSAWaitForMultipleEvents(DWORD cEvents, const WSAEVENT FAR * lphEvents, BOOL fWaitAll, DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable);lpEvent为事件句柄数组的指针
cEvent为为事件句柄的数目，其最大值为WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS fWaitAll指定等待类型：TRUE：当lphEvent数组重所有事件对象同时有信号时返回； FALSE：任一事件有信号就返回。dwTimeout为等待超时（毫秒）
fAlertable为指定函数返回时是否执行完成例程
对事件数组中的事件进行引用时，应该用WSAWaitForMultipleEvents的返回值，减去 预声明值WSA_WAIT_EVENT_0，得到具体的引用值。例如： nIndex=WSAWaitForMultipleEvents(…);
MyEvent=EventArray[Index-WSA_WAIT_EVENT_0];
e、判断网络事件类型：
int WSAEnumNetworkEvents(SOCKET s, WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents);s为套接字
hEventObject为需要重设的事件对象
lpNetworkEvents为记录网络事件和错误代码，其结构定义如下： typedef struct _WSANETWORKEVENTS { long lNetworkEvents;int iErrorCode[FD_MAX_EVENTS];} WSANETWORKEVENTS, FAR * LPWSANETWORKEVENTS;
f、关闭事件对象句柄：
BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent);调用成功返回TRUE，否则返回FALSE。
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