2022年网络编程 .pdf

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1、MFC socket 编程2007-10-29 13:35 福州大学王骏- 随着计算机网络化的深入，计算机网络编程在程序设计的过程中变得日益重要。由于 C+ 语言对底层操作的优越性，许多文章都曾经介绍过用VC+ 进行Socket 编程的方法。但由于都是直接利用动态连接库wsock32.dll进行操作，实现比较繁琐。其实， VC+ 的 MFC 类库中提供了 CAsyncSocket这样一个套接字类，用他来实现 Socket 编程，是非常方便的。- 本文将用一个 Echo例程来介绍 CAsyncSocket类的用法。- 一 客户端- 1 创建一个 Dialog Based项目： CSockClie

2、nt 。在 Socket 项上面打上勾- 2 设计对话框- 去掉 Ok和 Cancle 两个按钮，增加 ID_Connect（连接）、ID_Send （发送）、ID_Exit（关闭） 按钮， 增加 ListBox 控件 IDC_LISTMSG 和 Edit 控件 IDC_EDITMSG，并按下表在 ClassWizard 中为 CCSockClientDlg 类添加变量。Control ID Type Member IDC_EDITMSG CEdit m_MSG IDC_LISTMSG ClistBox m_MSGS - 3 CAsyncSocket 类用 DoCallBack 函数处理 MF

3、C 消息，当一个网络事件发生时， DoCallBack 函数按网络事件类型：FD_READ、FD_WRITE 、FD_ACCEPT、FD_CONNECT分别调用 OnReceive、 OnSend 、 OnAccept、OnConnect函数。由于 MFC把这些事件处理函数定义为虚函数，所以要生成一个新的C+ 类，以重载这些函数，做法如下：- 以 Public方式继承 CAsyncSocket 类，生成新类 MySock ；- 为 MySock类添加虚函数 OnReceive、OnConnect 、OnSend - 4 在 MySock.ccp 中添加以下代码#include SockClie

4、nt.h #include SockClientDlg.h - 5 在 MySock.h中添加以下代码名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - public: BOOL m_bConnected; /是否连接 UINT m_nLength; /消息长度 char m_szBuffer4096; /消息缓冲区- 6 在 MySock.ccp 中重载各函数MySock:MySock() m_nLength=0; memset

5、(m_szBuffer,0,sizeof(m_szBuffer); m_bConnected=FALSE; MySock:MySock() / 关闭套接字if(m_hSocket!=INVALID_SOCKET) Close(); void MySock:OnReceive(int nErrorCode) m_nLength=Receive(m_szBuffer,sizeof(m_szBuffer),0); / 下面两行代码用来获取对话框指针CCSockClientApp* pApp=(CCSockClientApp*)AfxGetApp(); CCSockClientDlg* pDlg=(C

6、CSockClientDlg*)pApp- m_pMainWnd; pDlg- m_MSGS.InsertString(0,m_szBuffer); memset(m_szBuffer,0,sizeof(m_szBuffer); CAsyncSocket:OnReceive(nErrorCode); void MySock:OnSend(int nErrorCode) Send(m_szBuffer,m_nLength,0); m_nLength=0; memset(m_szBuffer,0,sizeof(m_szBuffer); / 继续提请一个“读”的网络事件，接收Server 消息Asy

7、ncSelect(FD_READ); CAsyncSocket:OnSend(nErrorCode); void MySock:OnConnect(int nErrorCode) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - if (nErrorCode=0) m_bConnected=TRUE; CCSockClientApp* pApp=(CCSockClientApp*)AfxGetApp(); CCSockClien

8、tDlg* pDlg=(CCSockClientDlg*)pApp- m_pMainWnd; memcpy(m_szBuffer,Connected to ,13); strncat(m_szBuffer,pDlg- m_szServerAdr, sizeof(pDlg- m_szServerAdr); pDlg- m_MSGS.InsertString(0,m_szBuffer); AsyncSelect(FD_READ); /提请一个“读”的网络事件，准备接收 CAsyncSocket:OnConnect(nErrorCode); - 7 新建对话框 IDD_Addr，用来输入 IP 地址

9、和 Port ；生成新类 CAddrDlg。增加两个 Edit 控件：IDC_Addr、IDC_Port 按下表在 ClassWizard 中为 CAddrDlg类添加变量。Control ID Type Member IDC_Addr CString m_Addr IDC_Port Int m_Port - 8 在 CSockClientDlg.ccp中添加代码#include AddrDlg.h protected: int TryCount; MySock m_clientSocket; UINT m_szPort; public: char m_szServerAdr256; - 9

10、双击 IDD_CSOCKCLIENT_DIALOG对话框中的“连接”按钮，添加以下代码void CCSockClientDlg:OnConnect() m_clientSocket.ShutDown(2); m_clientSocket.m_hSocket=INVALID_SOCKET; m_clientSocket.m_bConnected=FALSE; CAddrDlg m_Dlg; / 默认端口 1088 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 16 页 -

11、 - - - - - - - - m_Dlg.m_Port=1088; if (m_Dlg.DoModal()=IDOK & !m_Dlg.m_Addr.IsEmpty() memcpy(m_szServerAdr,m_Dlg.m_Addr,sizeof(m_szServerAdr); m_szPort=m_Dlg.m_Port; /建立计时器，每 1 秒尝试连接一次，直到连上或TryCount10 SetTimer(1,1000,NULL); TryCount=0; - 10 添加 Windows消息 WM_TIMER响应函数 OnTimer void CCSockClientDlg:OnT

12、imer(UINT nIDEvent) if (m_clientSocket.m_hSocket=INVALID_SOCKET) BOOL bFlag=m_clientSocket.Create(0,SOCK_STREAM,FD_CONNECT); if(!bFlag) AfxMessageBox(Socket Error!); m_clientSocket.Close(); PostQuitMessage(0); return; m_clientSocket.Connect(m_szServerAdr,m_szPort); TryCount+; if (TryCount =10 | m_cl

13、ientSocket.m_bConnected) KillTimer(1); if (TryCount =10) AfxMessageBox(Connect Failed!); return; CDialog:OnTimer(nIDEvent); - 11 双击 IDD_CSOCKCLIENT_DIALOG对话框中的“发送”按钮，添加以下代码void CCSockClientDlg:OnSend() if (m_clientSocket.m_bConnected) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

14、 - - - - - - 第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - m_clientSocket.m_nLength=m_MSG.GetWindowText (m_clientSocket.m_szBuffer, sizeof(m_clientSocket.m_szBuffer); m_clientSocket.AsyncSelect(FD_WRITE); m_MSG.SetWindowText(); - 12 双击 IDD_CSOCKCLIENT_DIALOG对话框中的“关闭”按钮，添加以下代码void CCSockClientDlg:OnExit() / 关闭 Sock

15、et m_clientSocket.ShutDown(2); / 关闭对话框EndDialog(0); - 12运行此项目，连接时输入主机名或IP 均可， CAsyncSocket 类会自动处理。- 二 服务端- Server 端的编程与 Client端的类似， 下面主要介绍他的Listen及 Accept 函数- 1 建立一个 CNewSocket类，重载 CAsyncSocket 类的 OnReceive、 OnSend函数，如何进行信息的显示和发送可以参考Client程序。本例中采用将收到信息原封不动发回的方法来实现Echo功能，代码如下CNewSocket ：OnReceive（int

16、 nErrorCOde ） m_nLength=Receive（m_szBuffer ，sizeof （m_szBuffer ），0）；/ 直接转发消息AsyncSelect （FD_WRITE）； CNewSocket ：OnSend （int nErrorCode） Send（m_szBuffer ，m_nLength，0）； - 2 建立一个 CMyServerSocket 类，重载 CAsyncSocket类的 OnAccept 函数代码如下名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

17、 - - 第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 在 MyServerSocket.h 中声明变量public:：CNewSocket* m_pSocket ；void CMyServerSocket ：OnAccept（int nErrorCode） / 侦听到连接请求，调用Accept 函数CNewSocket* pSocket = new CNewSocket （）；if （Accept（*pSocket ） pSocket- AsyncSelect（FD_READ）；m_pSocket=pSocket； else delete pSocket； - 3 为对话

18、框添加一个“侦听”按钮，添加如下代码- 在 CsockServerDlg.ccp中声明变量public ：CMyServerSocket m_srvrSocket; void CCSockServerDlg ：OnListen （） if （m_srvrSocket.m_hSocket=INVALID_SOCKET ） BOOL bFlag=m_srvrSocket.Create (UserPort，SOCK_STREAM，FD_ACCEPT)； if （！bFlag） AfxMessageBox（“Socket Error！”）； M_srvrSocket.Close（）； PostQuit

19、Message（0）； Return； / “侦听”成功，等待连接请求if （！m_srvrSocket 。Listen （1） int nErrorCode = m_srvrSocket.GetLastError（）； if （nError ！=WSAEWOULDBLOCK） 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - AfxMessageBox（“Socket Error！”）； M_srvrSocket.Close（

20、）； PostQuitMessage（0）； Return； - 4 目前程序只能实现Echo功能，将信息原封不动的转发， 若能将 Accept 中由CNewSocket* pSocket = new CNewSocket （）；得到的 Socket 指针存入一个CList 或一个数组中，便像Client端那样，对所有的连接进行读写控制。- 三 总结- CAsyncSocket类为我们使用 Socket 提供了极大方便。建立 Socket 的 WSAStartup过程和 bind 过程被简化成为 Create 过程，IP 地址类型转换、主机名和IP 地址转换的过程中许多复杂的变量类型都被简化成

21、字符串和整数操作，特别是CAsyncSocket类的异步特点， 完全可以替代繁琐的线程操作。MFC 提供了大量的类库，我们若能灵活的使用他们，便会大大提高编程的效率。一、TCP/IP 体系结构与特点1、TCP/IP 体系结构TCP/IP 协议实际上就是在物理网上的一组完整的网络协议。其中TCP是提供传输层服务，而 IP 则是提供网络层服务。 TCP/IP 包括以下协议： （结构如图1.1 ）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 16 页 - - - - - -

22、- - - ( 图 1.1) IP： 网间协议 (Internet Protocol) 负责主机间数据的路由和网络上数据的存储。同时为 ICMP ，TCP ，UDP 提供分组发送服务。用户进程通常不需要涉及这一层。ARP ： 地址解析协议 (Address Resolution Protocol) 此协议将网络地址映射到硬件地址。RARP ： 反向地址解析协议 (Reverse Address Resolution Protocol) 此协议将硬件地址映射到网络地址ICMP ： 网间报文控制协议 (Internet Control Message Protocol) 此协议处理信关和主机的差错

23、和传送控制。TCP ： 传送控制协议 (Transmission Control Protocol) 这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务， 并为数据可靠传输建立检查。 （注：大多数网络用户程序使用 TCP ）UDP ： 用户数据报协议 (User Datagram Protocol) 这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查。FTP ： 文件传输协议 (File Transfer Protocol) 允许用户以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与另一主名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

24、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - 机相互通信。SMTP ： 简单邮件传送协议 (Simple Mail Transfer Protocol) SMTP 协议为系统之间传送电子邮件。TELNET ：终端协议 (Telnet Terminal Procotol) 允许用户以虚终端方式访问远程主机HTTP ： 超文本传输协议 (Hypertext Transfer Procotol) TFTP: 简单文件传输协议 (Trivial File Transfer Protocol

25、) 2、TCP/IP 特点TCP/IP 协议的核心部分是传输层协议(TCP、UDP) ，网络层协议 (IP) 和物理接口层，这三层通常是在操作系统内核中实现。因此用户一般不涉及。编程时，编程界面有两种形式： 一、是由内核心直接提供的系统调用；二、使用以库函数方式提供的各种函数。 前者为核内实现， 后者为核外实现。 用户服务要通过核外的应用程序才能实现，所以要使用套接字(socket) 来实现。图 1.2 是 TCP/IP 协议核心与应用程序关系图。( 图 1.2) 二、专用术语1、套接字套接字是网络的基本构件。 它是可以被命名和寻址的通信端点，使用中的每一个套接字都有其类型和一个与之相连听进程

26、。套接字存在通信区域 （通信区域名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - 又称地址簇） 中。套接字只与同一区域中的套接字交换数据（跨区域时，需要执行某和转换进程才能实现） 。WINDOWS 中的套接字只支持一个域网际域。套接字具有类型。WINDOWS SOCKET 1.1 版本支持两种套接字：流套接字(SOCK_STREAM)和数据报套接字 (SOCK_DGRAM) 2、WINDOWS SOCKETS 实现一个 WIND

27、OWS SOCKETS 实现是指实现了WINDOWS SOCKETS规范所描述的全部功能的一套软件。一般通过DLL文件来实现3、阻塞处理例程阻塞处理例程 (blocking hook, 阻塞钩子 )是 WINDOWS SOCKETS 实现为了支持阻塞套接字函数调用而提供的一种机制。4、多址广播（ multicast，多点传送或组播）是一种一对多的传输方式， 传输发起者通过一次传输就将信息传送到一组接收者，与单点传送(unicast)和广播 (Broadcast) 相对应。一、客户机 / 服务器模式在 TCP/IP 网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机/ 服务器模式(Client/Ser

28、ver model)。该模式的建立基于以下两点：1、非对等作用； 2、通信完全是异步的。客户机/ 服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式：首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务：（过程如下）1、打开一通信通道并告知本地主机，它愿意在某一个公认地址上接收客户请求。2、等待客户请求到达该端口。3、接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。4、返回第二步，等待另一客户请求5、关闭服务器。客户方：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 16 页 - - -

29、 - - - - - - 1、打开一通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。2、向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求,3、请求结束后关闭通信通道并终止。二、基本套接字为了更好说明套接字编程原理，给出几个基本的套接字， 在以后的篇幅中会给出更详细的使用说明。1、创建套接字 socket() 功能：使用前创建一个新的套接字格式： SOCKET PASCAL FAR socket(int af,int type,int procotol); 参数： af: 通信发生的区域type: 要建立的套接字类型procotol: 使用的特定协议2、指定本地地址 bind() 功能：将套接

30、字地址与所创建的套接字号联系起来。格式： int PASCAL FAR bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen); 参数：s: 是由 socket() 调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。其它：没有错误， bind() 返回 0，否则 SOCKET_ERROR 地址结构说明：struct sockaddr_in short sin_family;/AF_INET u_short sin_port;/16位端口号，网络字节顺序struct in_addr sin_addr;/32位 IP 地址，网络字节顺

31、序char sin_zero8;/保留名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - 3、建立套接字连接 connect() 和 accept() 功能：共同完成连接工作格式： int PASCAL FAR connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR * name,int namelen); SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s,struct socka

32、ddr FAR * name,int FAR * addrlen); 参数：同上4、监听连接 listen() 功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。格式： int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog); 5、数据传输 send() 与 recv() 功能：数据的发送与接收格式： int PASCAL FAR send(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int flags); int PASCAL FAR recv(SOCKET s,const char FAR * buf,int len,int f

33、lags); 参数： buf: 指向存有传输数据的缓冲区的指针。6、多路复用 select() 功能：用来检测一个或多个套接字状态。格式： int PASCAL FAR select(int nfds,fd_set FAR * readfds,fd_set FAR * writefds, fd_set FAR * exceptfds,const struct timeval FAR * timeout); 参数： readfds: 指向要做读检测的指针writefds:指向要做写检测的指针exceptfds: 指向要检测是否出错的指针名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

34、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - timeout: 最大等待时间7、关闭套接字 closesocket() 功能：关闭套接字s 格式： BOOL PASCAL FAR closesocket(SOCKET s); 三、典型过程图2.1 面向连接的套接字的系统调用时序图2.2 无连接协议的套接字调用时序图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，

35、共 16 页 - - - - - - - - - 2.3 面向连接的应用程序流程图Windows Socket1.1 程序设计一、简介Windows Sockets 是从 Berkeley Sockets 扩展而来的，其在继承 Berkeley Sockets 的基础上，又进行了新的扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合 WINDOWS消息驱动特性的网络事件异步选择机制。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 16 页 - - - - - - -

36、- - Windows Sockets 由两部分组成：开发组件和运行组件。开发组件： Windows Sockets 实现文档、应用程序接口 (API) 引入库和一些头文件。运行组件： Windows Sockets 应用程序接口的动态链接库(WINSOCK.DLL) 。二、主要扩充说明1、异步选择机制：Windows Sockets 的异步选择函数提供了消息机制的网络事件选择，当使用它登记网络事件发生时， 应用程序相应窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与事件相关的一些信息。Windows Sockets 提供了一个异步选择函数 WSAAsyncSelect() ，用它来

37、注册应用程序感兴趣的网络事件，当这些事件发生时， 应用程序相应的窗口函数将收到一个消息。函数结构如下：int PASCAL FAR WSAAsyncSelect(SOCKET s,HWND hWnd,unsigned int wMsg,long lEvent); 参数说明：hWnd ：窗口句柄wMsg ：需要发送的消息lEvent ：事件（以下为事件的内容）值：含义：FD_READ 期望在套接字上收到数据（即读准备好）时接到通知FD_WRITE 期望在套接字上可发送数据（即写准备好）时接到通知FD_OOB 期望在套接字上有带外数据到达时接到通知FD_ACCEPT 期望在套接字上有外来连接时接到

38、通知FD_CONNECT 期望在套接字连接建立完成时接到通知FD_CLOSE 期望在套接字关闭时接到通知名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - 例如：我们要在套接字读准备好或写准备好时接到通知，语句如下：rc=WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE); 如果我们需要注销对套接字网络事件的消息发送，只要将 lEvent 设置为 0 2、异步请求函数在 Berkeley S

39、ockets 中请求服务是阻塞的， WINDOWS SICKETS 除了支持这一类函数外，还增加了相应的异步请求函数(WSAAsyncGetXByY();)。3、阻塞处理方法Windows Sockets 为了实现当一个应用程序的套接字调用处于阻塞时，能够放弃 CPU让其它应用程序运行， 它在调用处于阻塞时便进入一个叫“HOOK”的例程，此例程负责接收和分配WINDOWS消息，使得其它应用程序仍然能够接收到自己的消息并取得控制权。WINDOWS 是非抢先的多任务环境， 即若一个程序不主动放弃其控制权，别的程序就不能执行。因此在设计Windows Sockets 程序时，尽管系统支持阻塞操作，但

40、还是反对程序员使用该操作。 但由于 SUN 公司下的 Berkeley Sockets 的套接字默认操作是阻塞的，WINDOWS 作为移植的 SOCKETS 也不可避免对这个操作支持。在 Windows Sockets 实现中，对于不能立即完成的阻塞操作做如下处理：DLL初始化循环操作。在循环中，它发送任何 WINDOWS 消息，并检查这个Windows Sockets 调用是否完成，在必要时，它可以放弃CPU 让其它应用程序执行（当然使用超线程的CPU 就不会有这个麻烦了 _）。我们可以调用WSACancelBlockingCall() 函数取消此阻塞操作。在 Windows Sockets

41、 中，有一个默认的阻塞处理例程 BlockingHook() 简单地获取并发送 WINDOWS 消息。如果要对复杂程序进行处理，Windows Sockets 中还有 WSASetBlockingHook() 提供用户安装自己的阻塞处理例程能力；与该函数相对应的则是 SWAUnhookBlockingHook()， 它用于删除先前安装的任何阻塞处理例程，并重新安装默认的处理例程。请注意，设计自己的阻塞处理例程时，除了函数 WSACancelBlockingHook() 之外，它不能使用其它的 Windows Sockets API 函数。 在处理例程中调用 WSACancelBlockingH

42、ook() 函数将取消处于阻塞的操作，它将结束阻塞循环。4、出错处理Windows Sockets 为了和以后多线程环境（ WINDOWS/UNIX）兼容，它提供了两个出错处理函数来获取和设置当前线程的最近错误号。（WSAGetLastEror()和 WSASetLastError() ）5、启动与终止使用函数 WSAStartup() 和 WSACleanup() 启动和终止套接字。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - -