Windows Socket编程详解：Winsock接口与网络通信

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Windows环境的网络编程是一门深入讲解在Windows系统下使用Socket编程技术的教程。该章节主要分为三个部分：Windows Sockets规范、WinSock1.1的库函数以及网络应用程序的运行环境。首先，**Windows Sockets规范**（简称Winsock）是Microsoft基于Berkeley Sockets规范，为Windows平台设计的一种标准网络编程接口。Winsock的目标是简化网络应用程序的开发，使开发者能够轻松地与TCP/IP协议交互，实现不同网络进程间的通信。它提供了一套库函数，包括基础的套接字操作、错误处理、信息查询等，同时也定义了一个二进制接口抽象基（ABI），确保遵循规范的软件能在不同供应商的实现中无缝协作。 **Winsock1.1的库函数**涵盖了关键组件，如注册和注销（管理套接字资源）、错误处理（如WSAGetLastError用于获取错误代码）、主要的套接字操作（如bind(), connect(), send(), recv()等）、辅助函数（如select()用于多路复用I/O）和信息查询（如getsockopt()获取套接字选项）。此外，还介绍了**WSAAsyncGetXByY类型**的扩展函数，这些函数支持异步IO，提高了网络应用的性能。 **网络应用程序的运行环境**强调了Winsock在应用程序中的作用。通过Winsock，开发者无需关注底层网络连接的具体实现，只需调用API来完成数据传输，而Winsock则负责利用操作系统提供的协议栈和功能来完成实际的网络通信。这极大地降低了网络编程的复杂性，并促进了跨平台的兼容性。学习Windows环境的网络编程，你需要理解Winsock规范的基本原理，掌握其库函数的使用方法，以及如何在实际应用中构建可移植和高效的网络应用程序。这对于开发跨平台的Windows网络应用来说是至关重要的技能。

2012-12-29

（3）WSADATA结构的定义

#define WSADESCRIPTION_LEN 256

#define WSASYS_STATUS_LEN 128

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 * lpVendorInfo;

} WSADATA ，FAR *LPWSADATA;

WSADATA结构各字段的含义说明

 wVersion：调用者应该使用的Winsock版本号，它是Winsock

DLL希望使用的；

 wHighVersion：加载的Winsock库所支持的最高Winsock版本，

通常与wVersion的值相同；

 szDescription：系统加载的Winsock库的说明字符串，以“\0”

结尾，最长256个字符。如“Winsock 2.0”；

 szSystemStatus：系统状态或配置信息的说明字符串；

 iMaxSockets：同时能打开的套接口的最大数目；

 iMaxUdpDg：UDP数据报的最大长度。UDP套接口有一个发

送缓存区，其大小用来限制可以发送的最大UDP数据报大小。

最小值是512字节；

 lpVendorInfo：字符串指针，指向存有厂商专有信息的数据

结构；

 后3个字段被Winsock 2或其后的版本忽略。

（4）初始化函数可能返回的错误代码

 WSASYSNOTREADY：网络通信依赖的网络子

系统没有准备好。

 WSAVERNOTSUPPORTED：找不到所需的

Winsock API相应的动态连接库。

 WSAEINVAL：DLL不支持应用程序所需的

Winsock版本。

 WSAEINPROGRESS：正在执行一个阻塞的

Winsock 1.1操作。

 WSAEPROCLIM：已经达到Winsock支持的任

务数上限。

 WSAEFAULT：参数lpWSAData不是合法指针。

（5）初始化Winsock的示例

#include <winsock.h> // 对于Winsock 2.0，应包括 Winsock2.h

aa() {

WORD wVersionRequested; // 应用程序所需的Winsock版本号

WSADATA wsaData; // 用来返回Winsock 实现的细节信息

int err; // 出错代码

wVersionRequested =MAKEWORD(1,1); // 生成版本号1.1

err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData ); //初始化

if (err!=0 ) { return;} / / 通知用户找不到合适的DLL文件

// 确认返回的版本号是客户要求的1.1

if ( LOBYTE(wsaData.wVersion )!=1 ||

HYBYTE(wsaData.wVersion )!=1) {

WSACleanup(); return;}

// 至此，可以确认初始化成功，Winsock.DLL可用。

}

2．注销函数WSACleanup()

 使用完Winsock.DLL提供的服务后，应用程序必须

调用WSACleanup()函数，来解除与DLL库的绑定，

释放Winsock实现分配给应用程序的系统资源，中

止对Windows Sockets DLL的使用。

 每一次WSAStartup( )调用，必须有一个

WSACleanup( )调用。因为每次WSAStartup( )函数

的启动都会增加对加载Winsock DLL的引用次数，

它要求调用同样多次的WSACleanup( )调用。

int WSACleanup ( void );

 调用成功，返回0；调用失败，返回的SOCKET_

ERROR错误信息，通过WSAGetLastError( )获取相

应错误代码。

3.2.2 Winsock的错误处理函数

 1．WSAGetLastError()函数

 WSAGetLastErro( )函数在程序中使用频率非常

高，返回本线程进行的上一次Winsock函数调用

时的错误代码。其格式为

int WSAGetLastError ( void );

 本函数返回最新产生的网络错误，当在使用某一

特定的WinSock API函数指出一个错误已经发生

时，接着就应调用本函数以获得对应的错误代码。

 Winsock.h中定义了所有Winsock规范的错误代码

常量。（教材中列出了这些代码）

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2．WSASetLastError()函数

 void WSASetLastError ( int iError );

 允许应用程序为当前线程设置错误代码，并可由

后来的WSAGetLastError()调用返回。

 WSASetLastError( )函数可以设置为

WSAGetLastError( )函数接收的错误代码。

 参数iError为输入参数，指明后续的

WSAGetLastError( )调用时将要返回的错误代码。

 本函数没有返回值。任何由应用程序调用的后续

WinSock函数都将覆盖本函数设置的错误代码。

3.2.3 主要的Winsock函数

1．创建套接口SOCKET()

 应用程序在使用套接口通信前，必须要拥有一个

套接口。使用socket( )给应用程序创建一个套接

口。

SOCKET socket(

int af,

int type,

int protocol

);

 af：套接口的协议地址族。如果想建立一个UDP

或TCP套接口，用常量AF_INET，表示IP地址。

Winsock 2还支持其他的协议，一般很少使用。

Socket()参数

 type：套接口协议类型。当第1个参数af是

AF_INET时，则只能使用SOCK_STREAM、SOCK

_DGRAM或SOCK_RAW三个类型中的任一个。

 SOCK_STREAM，必须先建立连接；然后用send()和recv()传送

数据；用closesocket()关闭套接字。

 SOCK _DGRAM，使用sendto()和recvfrom()从任意端口发送接收

数据。若使用connect()建立连接，也可使用send()和recv()传送

数据

 protocol：该套接口使用的特定协议。当af和type

确定后，protocol字段使用的值是限定的。如果

调用者不希望特别指定所使用的协议，可以将此

参数设置为0，系统就根据前两个参数的值自动

确定一个协议字段的取值。

Socket()函数返回值

 调用成功后，返回新创建的套接口号。每个

进程的进程空间都有一个套接字描述符表，

存放描述符和套接字数据结构的对应关系。

 根据套接字描述符就可以找到对应的套接字

数据结构。

 套接字描述符表在每个进程自己的空间中；

套接字数据结构在OS内核管理的内存区中。

 函数调用错误时返回INVALID_SOCKET，应用

程序可进一步调用WSAGetLastError( )函数来

获取相应的错误代码。

Socket()函数丼例

SOCKET sockfd=SOCKET( AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

SOCKET sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);

// 创建一个流式套接字

SOCKET sockfd=SOCKET( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

SOCKET sockfd=

socket(AF_INET,SOCK_GDRAM,IPPROTO_UDP);

// 创建一个数据报套接字

SOCKET sockfd=

socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP);

SOCKET sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,0);

// 创建一个原始套接字

2．将套接口绑定到指定的网络地址BIND()

（1）套接字网络地址

 一个三元组（IP地址，传输层协议，端口号）

定义为套接字的网络地址。在Winsock API中

称为Winsock地址。

 也将这个三元组定义为套接字的名字；

 把三元组的地址空间定义为套接字的名字空

间；

 把获取套接字的三元组地址信息称为获取套

接字的名字。

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