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楼主 |
发表于 2006-12-8 10:39:00
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<OL>
<LI>
<><B>Socket的使用</B> </P>
<p></LI></OL>
< align=justify>WinSock以DLL的形式提供,在调用任何WinSock API之前,必须调用函数WSAStartup进行初始化,最后,调用函数WSACleanUp作清理工作。</P>
< align=justify>MFC使用函数AfxSocketInit包装了函数WSAStartup,在WinSock应用程序的初始化函数IninInstance中调用AfxSocketInit进行初始化。程序不必调用WSACleanUp。</P>
< align=justify></P>
< align=justify>Socket是网络通信过程中端点的抽象表示。Socket在实现中以句柄的形式被创建,包含了进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。</P>
< align=justify>要使用socket,首先必须创建一个socket;然后,按要求配置socket;接着,按要求通过socket接收和发送数据;最后,程序关闭此socket。</P>
<UL>
< align=justify>
<LI>为了创建socket,使用socket函数得到一个socket句柄:
<p></LI></UL>
< align=justify>socket_handle = socket(protocol_family. Socket_type, protocol);</P>
< align=justify>其中:protocol_family指定socket使用的协议,取值PF_INET,表示Internet(TCP/IP)协议族;Socket_type指socket面向连接或者使用数据报;第三个参数表示使用TCP或者UDP协议。</P>
< align=justify>当一个socket被创建时,WinSock将为一个内部结构分配内存,在此结构中保存此socket的信息,到此,socket连接使用的协议已经确定。</P>
<UL>
<P align=justify>
<LI>创建了socket之后,配置socket。
<p></LI></UL>
<P align=justify>对于面向连接的客户,WinSock自动保存本地IP地址和选择协议端口,但是必须使用connect函数配置远地IP地址和远地协议端口:</P>
<P align=justify>result = connect(socket_handle, remote_socket_address, address_length)</P>
<P align=justify>remote_socket_address是一个指向特定socket结构的指针,该地址结构为socket保存了地址族、协议端口、网络主机地址。</P>
<P align=justify>面向连接的服务器则使用bind指定本地信息,使用listen和accept获取远地信息。</P>
<P align=justify>使用数据报的客户或者服务器使用bind给socket指定本地信息,在发送或者接收数据时指定远地信息。</P>
<P align=justify>bind给socket指定一个本地IP地址和协议端口,如下:</P>
<P align=justify>result = bind( socket_hndle, local_socket_address, address_length)</P>
<P align=justify>参数类型同connect。</P>
<P align=justify>函数listen监听bind指定的端口,如果有远地客户请求连接,使用accept接收请求,创建一个新的socket,并保存信息。</P>
<P align=justify>socket_new = accept(socket_listen, socket_address, address_length)</P>
<UL>
<P align=justify>
<LI>在socket配置好之后,使用socket发送或者接收数据。
<p></LI></UL>
<P align=justify>面向连接的socket使用send发送数据,recv接收数据;</P>
<P align=justify>使用数据报的socket使用sendto发送数据,recvfrom接收数据。</P>
<OL>
<OL>
<P align=justify>
<LI><B>MFC对WinSockt API的封装</B>
<p>
<P align=justify>MFC提供了两个类CAsyncSocket和CSocket来封装WinSock API,这给程序员提供了一个更简单的网络编程接口。</P>
<P align=justify>CAsyncSocket在较低层次上封装了WinSock API,缺省情况下,使用该类创建的socket是非阻塞的socket,所有操作都会立即返回,如果没有得到结果,返回WSAEWOULDBLOCK,表示是一个阻塞操作。</P>
<P align=justify>CSocket建立在CAsyncSocket的基础上,是CAsyncSocket的派生类。也就是缺省情况下使用该类创建的socket是非阻塞的socket,但是CSocket的网络I/O是阻塞的,它在完成任务之后才返回。CSocket的阻塞不是建立在“阻塞”socket的基础上,而是在“非阻塞”socket上实现的阻塞操作,在阻塞期间,CSocket实现了本线程的消息循环,因此,虽然是阻塞操作,但是并不影响消息循环,即用户仍然可以和程序交互。</P>
<OL>
<P align=justify>
<LI><B>CAsyncSocket</B>
<p>
<P align=justify>CAsyncSocket封装了低层的WinSock API,其成员变量m_hSocket保存其对应的socket句柄。使用CAsyncSocket的方法如下:</P>
<P align=justify>首先,在堆或者栈中构造一个CAsyncSocket对象,例如:</P>
<P align=justify>CAsyncSocket sock;或者</P>
<P align=justify>CAsyncSocket *pSock = new CAsyncSocket;</P>
<P align=justify>其次,调用Create创建socket,例如:</P>
<P align=justify>使用缺省参数创建一个面向连接的socket</P>
<P align=justify>sock.Create() </P>
<P align=justify>指定参数参数创建一个使用数据报的socket,本地端口为30</P>
<P align=justify>pSocket.Create(30, SOCK_DGRM);</P>
<P align=justify>其三,如果是客户程序,使用Connect连接到远地;如果是服务程序,使用Listen监听远地的连接请求。</P>
<P align=justify>其四,使用成员函数进行网络I/O。</P>
<P align=justify>最后,销毁CAsyncSocket,析构函数调用Close成员函数关闭socket。</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>下面,分析CAsyncSocket的几个函数,从中可以看到它是如何封装低层的WinSock API,简化有关操作的;还可以看到它是如何实现非阻塞的socket和非阻塞操作。</P>
<P align=justify></P>
<LI><B>socket对象的创建和捆绑</B>
<p>
<P align=justify>(1)Create函数</P>
<P align=justify>首先,讨论Create函数,分析socket句柄如何被创建并和CAsyncSocket对象关联。Create的实现如下:</P>
<P align=justify>BOOL CAsyncSocket::Create(UINT nSocketPort, int nSocketType,</P>
<P align=justify>long lEvent, LPCTSTR lpszSocketAddress)</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>if (Socket(nSocketType, lEvent))</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>if (Bind(nSocketPort,lpszSocketAddress))</P>
<P align=justify>return TRUE;</P>
<P align=justify>int nResult = GetLastError();</P>
<P align=justify>Close();</P>
<P align=justify>WSASetLastError(nResult);</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>return FALSE;</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>其中:</P>
<P align=justify>参数1表示本socket的端口,缺省是0,如果要创建数据报的socket,则必须指定一个端口号。</P>
<P align=justify>参数2表示本socket的类型,缺省是SOCK_STREAM,表示面向连接类型。</P>
<P align=justify>参数3是屏蔽位,表示希望对本socket监测的事件,缺省是FD_READ | FD_WRITE | FD_OOB | FD_ACCEPT | FD_CONNECT | FD_CLOSE。</P>
<P align=justify>参数4表示本socket的IP地址字符串,缺省是NULL。</P>
<P align=justify>Create调用Socket函数创建一个socket,并把它捆绑在this所指对象上,监测指定的网络事件。参数2和3被传递给Socket函数,如果希望创建数据报的socket,不要使用缺省参数,指定参数2是SOCK_DGRM。</P>
<P align=justify>如果上一步骤成功,则调用bind给新的socket分配端口和IP地址。</P>
<P align=justify>(2)Socket函数</P>
<P align=justify>接着,分析Socket函数,其实现如下:</P>
<P align=justify>BOOL CAsyncSocket::Socket(int nSocketType, long lEvent,</P>
<P align=justify>int nProtocolType, int nAddressFormat)</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>ASSERT(m_hSocket == INVALID_SOCKET);</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>m_hSocket = socket(nAddressFormat,nSocketType,nProtocolType);</P>
<P align=justify>if (m_hSocket != INVALID_SOCKET)</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>CAsyncSocket::AttachHandle(m_hSocket, this, FALSE);</P>
<P align=justify>return AsyncSelect(lEvent);</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>return FALSE;</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>其中:</P>
<P align=justify>参数1表示Socket类型,缺省值是SOCK_STREAM。</P>
<P align=justify>参数2表示希望监测的网络事件,缺省值同Create,指定了全部事件。</P>
<P align=justify>参数3表示使用的协议,缺省是0。实际上,SOCK_STREAM类型的socket使用TCP协议,SOCK_DGRM的socket则使用UDP协议。</P>
<P align=justify>参数4表示地址族(地址格式),缺省值是PF_INET(等同于AF_INET)。对于TCP/IP来说,协议族和地址族是同值的。</P>
<P align=justify>在socket没有被创建之前,成员变量m_hSocket是一个无效的socket句柄。Socket函数把协议族、socket类型、使用的协议等信息传递给WinSock API函数socket,创建一个socket。如果创建成功,则把它捆绑在this所指对象。</P>
<P align=justify>(3)捆绑(Attatch)</P>
<P align=justify>捆绑过程类似于其他Windows对象,将在模块线程状态的WinSock映射中添加一对新的映射:this所指对象和新创建的socket对象的映射。</P>
<P align=justify>另外,如果本模块线程状态的“socket窗口”没有创建,则创建一个,该窗口在异步操作时用来接收WinSock的通知消息,窗口句柄保存到模块线程状态的m_hSocketWindow变量中。函数AsyncSelect将指定该窗口为网络事件消息的接收窗口。</P>
<P align=justify>函数AttachHandle的实现在此不列举了。</P>
<P align=justify>(4)指定要监测的网络事件</P>
<P align=justify>在捆绑完成之后,调用AsyncSelect指定新创建的socket将监测的网络事件。AsyncSelect实现如下:</P>
<P align=justify>BOOL CAsyncSocket::AsyncSelect(long lEvent)</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>ASSERT(m_hSocket != INVALID_SOCKET);</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>_AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;</P>
<P align=justify>ASSERT(pState->m_hSocketWindow != NULL);</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>return WSAAsyncSelect(m_hSocket, pState->m_hSocketWindow,</P>
<P align=justify>WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent) != SOCKET_ERROR;</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>函数参数lEvent表示希望监视的网络事件。</P>
<P align=justify>_ afxSockThreadState得到的是当前的模块线程状态,m_ hSocketWindow是本模块在当前线程的“socket窗口”,指定监视m_hSocket的网络事件,如指定事件发生,给窗口m_hSocketWindow发送WM_SOCKET_NOTIFY消息。</P>
<P align=justify>被指定的网络事件对应的网络I/O将是异步操作,是非阻塞操作。例如:指定FR_READ导致Receive是一个异步操作,如果不能立即读到数据,则返回一个错误WSAEWOULDBLOCK。在数据到达之后,WinSock通知窗口m_hSocketWindow,导致OnReceive被调用。</P>
<P align=justify>指定FR_WRITE导致Send是一个异步操作,即使数据没有送出也返回一个错误WSAEWOULDBLOCK。在数据可以发送之后,WinSock通知窗口m_hSocketWindow,导致OnSend被调用。</P>
<P align=justify>指定FR_CONNECT导致Connect是一个异步操作,还没有连接上就返回错误信息WSAEWOULDBLOCK,在连接完成之后,WinSock通知窗口m_hSocketWindow,导致OnConnect被调用。</P>
<P align=justify>对于其他网络事件,就不一一解释了。</P>
<P align=justify>所以,使用CAsyncSocket时,如果使用Create缺省创建socket,则所有网络I/O都是异步操作,进行有关网络I/O时则必须覆盖以下的相关函数:</P>
<P align=justify>OnAccept、OnClose、OnConnect、OnOutOfBandData、OnReceive、OnSend。</P>
<P align=justify>(5)Bind函数</P>
<P align=justify>经过上述过程,socket创建完毕,下面,调用Bind函数给m_hSocket指定本地端口和IP地址。Bind的实现如下:</P>
<P align=justify>BOOL CAsyncSocket::Bind(UINT nSocketPort, LPCTSTR lpszSocketAddress)</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>USES_CONVERSION;</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>//使用WinSock的地址结构构造地址信息</P>
<P align=justify>SOCKADDR_IN sockAddr;</P>
<P align=justify>memset(&sockAddr,0,sizeof(sockAddr));</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>//得到地址参数的值</P>
<P align=justify>LPSTR lpszAscii = T2A((LPTSTR)lpszSocketAddress);</P>
<P align=justify>//指定是Internet地址类型</P>
<P align=justify>sockAddr.sin_family = AF_INET;</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>if (lpszAscii == NULL)</P>
<P align=justify>//没有指定地址,则自动得到一个本地IP地址</P>
<P align=justify>//把32比特的数据从主机字节序转换成网络字节序</P>
<P align=justify>sockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);</P>
<P align=justify>else</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>//得到地址</P>
<P align=justify>DWORD lResult = inet_addr(lpszAscii);</P>
<P align=justify>if (lResult == INADDR_NONE)</P>
<P align=justify>{</P>
<P align=justify>WSASetLastError(WSAEINVAL);</P>
<P align=justify>return FALSE;</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>sockAddr.sin_addr.s_addr = lResult;</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>//如果端口为0,则WinSock分配一个端口(1024—5000)</P>
<P align=justify>//把16比特的数据从主机字节序转换成网络字节序</P>
<P align=justify>sockAddr.sin_port = htons((u_short)nSocketPort);</P>
<P align=justify></P>
<P align=justify>//Bind调用WinSock API函数bind</P>
<P align=justify>return Bind((SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(sockAddr));</P>
<P align=justify>}</P>
<P align=justify>其中:函数参数1指定了端口;参数2指定了一个包含本地地址的字符串,缺省是NULL。</P>
<P align=justify>函数Bind首先使用结构SOCKADDR_IN构造地址信息。该结构的域sin_family表示地址格式(TCP/IP同协议族),赋值为AF_INET(Internet地址格式);域sin_port表示端口,如果参数1为0,则WinSock分配一个端口给它,范围在1024和5000之间;域sin_addr是表示地址信息,它是一个联合体,其中s_addr表示如下形式的字符串,“28.56.22.8”。如果参数没有指定地址,则WinSock自动地得到本地IP地址(如果有几个网卡,则使用其中一个的地址)。</P>
<P align=justify>(6)总结Create的过程</P>
<P align=justify>首先,调用socket函数创建一个socket;然后把创建的socket对象映射到CAsyncSocket对象(捆绑在一起),指定本socket要通知的网络事件,并创建一个“socket窗口”来接收网络事件消息,最后,指定socket的本地信息。</P>
<P align=justify>下一步,是使用成员函数Connect连接远地主机,配置socket的远地信息。函数Connect类似于Bind,把指定的远地地址转换成SOCKADDR_IN对象表示的地址信息(包括网络字节序的转换),然后调用WinSock函数Connect连接远地主机,配置socket的远地端口和远地IP地址。</P>
<P align=justify></P></LI></OL></LI></OL></OL> |
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