WinSock API(网络socket编程)

WinSock API

　　Socket 接口是网络编程（通常是 TCP/IP 协议，也可以是其他协议）的 API。最早的 Socket 接口

是 Berkeley 接口，在 Unix 操作系统中实现。WinSock 也是一个基于 Socket 模型的 API，在

Microsoft Windows 操作系统类中使用。它在 Berkeley 接口函数的基础之上，还增加了基于消息驱动

机制的 Windows 扩展函数。Winscok1.1 只支持 TCP/IP 网络，WinSock2.0 增加了对更多协议的支持。

这里，讨论 TCP/IP 网络上的 API。

　　Socket 接口包括三类函数：

　　第一类是 WinSock API 包含的 Berkeley socket 函数。这类函数分两部分。第一部分是用于网络

　　gethostbyaddr、gethostbyname、gethostname、getprotolbyname

　　getprotolbynumber、getserverbyname、getservbyport。

　　第三类是 Berkekley socket 例程的 Windows 专用的扩展函数，如 gethostbyname 对应的

WSAAsynGetHostByName（其他数据库函数除了 gethostname 都有异步版本），select 对应的

WSAAsynSelect，判断是否阻塞的函数 WSAIsBlocking，得到上一次 Windsock API 错误信息的

WSAGetLastError，等等。

　　从另外一个角度，这些函数又可以分为两类，一是阻塞函数，一是非阻塞函数。所谓阻塞函数，

是指其完成指定的任务之前不允许程序调用另一个函数，在 Windows 下还会阻塞本线程消息的发送。

所谓非阻塞函数，是指操作启动之后，如果可以立即得到结果就返回结果，否则返回表示结果需要等

待的错误信息，不等待任务完成函数就返回。

　　创建一个 socket 时，可以指定它是否阻塞。在缺省情况下，Berkerley 的 Socket 函数和

WinSock 都创建“阻塞”的 socket。阻塞 socket 通过使用 select 函数或者 WSAAsynSelect 函数在指定

操作下变成非阻塞的。WSAAsyncSelect 函数原型如下。

　　int WSAAsyncSelect(

　　SOCKET s,

　　HWND hWnd,

　　u_int wMsg,

　　long lEvent

　　);

　　其中，参数 1 指定了要操作的 socket 句柄；参数 2 指定了一个窗口句柄；参数 3 指定了一个消息，

　　FD_CONNECT 完成连接

　　FD_CLOSE 关闭 socket。

　　用 OR 操作组合这些事件值，如 FD_READ|FD_WRITE

　　WSAAsyncSelect 函数表示对 socket s 监测 lEvent 指定的网络事件，如果有事件发生，则给窗口

hWnd 发送消息 wMsg。

　　假定应用程序的一个 socket s 指定了监测 FD_READ 事件，则在 FD_READ 事件上变成非阻塞的。

当 read 函数被调用时，不管是否读到数据都马上返回，如果返回一个错误信息表示还在等待，则在等

　　const char FAR *name,

　　char FAR *buf,

　　int buflen

　　);

　　在调用 WSAAsyncGetHostByName 启动操作时，不仅指定主机名字 name，还指定了一个窗口

句柄 hWnd，一个消息 ID wMsg，一个缓冲区及其长度。如果不能立即得到主机地址，则返回一个错

误信息表示还在等待。当要的数据到达时，WinSock DLL 给窗口 hWnd 发送消息 wMsg 告知得到了主

机地址，窗口过程从指定的缓冲区 buf 得到主机地址。

　　使用异步函数或者非阻塞的 socket，主要是为了不阻塞本线程的执行。在多进程或者多线程的情

况下，可以使用两个线程通过同步手段来完成异步函数或者非阻塞函数的功能。

本文是我在进行 MS-Windows、HP-Unix 网络编程的实践过程中总结出来的一些经验，仅

供大家参考。本文所谈到的 Socket 函数如果没有特别说明，都是指的 Windows Socket

API。

一、WSAStartup 函数

 int WSAStartup(

 WORD wVersionRequested,

 LPWSADATA lpWSAData

 );

 使用 Socket 的程序在使用 Socket 之前必须调用 WSAStartup 函数。该函数的第一个参数

指明程序请求使用的 Socket 版本，其中高位字节指明副版本、低位字节指明主版本；操作

 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

二、WSACleanup 函数

 int WSACleanup (void);

 应用程序在完成对请求的 Socket 库的使用后，要调用 WSACleanup 函数来解除与 Socket

库的绑定并且释放 Socket 库所占用的系统资源。

三、socket 函数

 SOCKET socket(

 int af,

 int type,

 int protocol

整数类型的值。每个进程的进程空间里都有一个套接字描述符表，该表中存放着套接字描

述符和套接字数据结构的对应关系。该表中有一个字段存放新创建的套接字的描述符，另

一个字段存放套接字数据结构的地址，因此根据套接字描述符就可以找到其对应的套接字

数据结构。每个进程在自己的进程空间里都有一个套接字描述符表但是套接字数据结构都

是在操作系统的内核缓冲里。下面是一个创建流套接字的例子：

 struct protoent *ppe;

 ppe=getprotobyname("tcp");

 SOCKET ListenSocket=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,ppe->p_proto);

四、closesocket 函数

 int closesocket(

 SOCKET s

 closesocket 函数用来关闭一个描述符为 s 套接字。由于每个进程中都有一个套接字描述

有一个套接字描述符指向它，因此操作系统就先把 s 在套接字描述符表中对应的那条表项

清除，并且释放 s 对应的套接字数据结构；如果该字段大于 1，那么操作系统仅仅清除 s 在

 const char FAR *buf,

 int len,

 int flags

 );

 不论是客户还是服务器应用程序都用 send 函数来向 TCP 连接的另一端发送数据。客户程

序一般用 send 函数向服务器发送请求，而服务器则通常用 send 函数来向客户程序发送应答。

该函数的第一个参数指定发送端套接字描述符；第二个参数指明一个存放应用程序要发送

数据的缓冲区；第三个参数指明实际要发送的数据的字节数；第四个参数一般置 0。这里

只描述同步 Socket 的 send 函数的执行流程。当调用该函数时，send 先比较待发送数据的长

度 len 和套接字 s 的发送缓冲区的长度，如果 len 大于 s 的发送缓冲区的长度，该函数返回

SOCKET_ERROR；如果 len 小于或者等于 s 的发送缓冲区的长度，那么 send 先检查协议是

否正在发送 s 的发送缓冲中的数据，如果是就等待协议把数据发送完，如果协议还没有开

始发送 s 的发送缓冲中的数据或者 s 的发送缓冲中没有数据，那么 send 就比较 s 的发送缓

SOCKET_ERROR；如果 send 在等待协议传送数据时网络断开的话，那么 send 函数也返回

SOCKET_ERROR。要注意 send 函数把 buf 中的数据成功 copy 到 s 的发送缓冲的剩余空间

里后它就返回了，但是此时这些数据并不一定马上被传到连接的另一端。如果协议在后续

的传送过程中出现网络错误的话，那么下一个 Socket 函数就会返回 SOCKET_ERROR。

（每一个除 send 外的 Socket 函数在执行的最开始总要先等待套接字的发送缓冲中的数据被

协 议 传 送 完 毕 才 能 继 续 ， 如 果 在等 待 时 出 现 网 络 错 误 ， 那 么 该 Socket 函 数 就 返 回

SOCKET_ERROR）

六、recv 函数

 int recv(

 int len,

 int flags

 );

第一个参数指定接收端套接字描述符；第二个参数指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放

recv 函数接收到的数据；第三个参数指明 buf 的长度；第四个参数一般置 0。这里只描述同

节数。如果 recv 在 copy 时出错，那么它返回 SOCKET_ERROR；如果 recv 函数在等待协议

接收数据时网络中断了，那么它返回 0。

注意：在 Unix 系统下，如果 recv 函数在等待协议接收数据时网络断开了，那么调用 recv

的进程会接收到一个 SIGPIPE 信号，进程对该信号的默认处理是进程终止。

七、bind 函数

 int bind(

 SOCKET s,

 const struct sockaddr FAR *name,

 int namelen

struct sockaddr {

 u_short sa_family;

 char sa_data[14];

 };

 sa_family 指定地址族，对于 TCP/IP 协议族的套接字，给其置 AF_INET。当对 TCP/IP 协

议族的套接字进行绑定时，我们通常使用另一个地址结构：

 struct sockaddr_in {

 short sin_family;

 u_short sin_port;

 struct in_addr sin_addr;

 char sin_zero[8];

 };

 其中 sin_family 置 AF_INET；sin_port 指明端口号；sin_addr 结构体中只有一个唯一的字

段 s_addr，表示 IP 地址，该字段是一个整数，一般用函数 inet_addr（）把字符串形式的 IP

地址转换成 unsigned long 型的整数值后再置给 s_addr。有的服务器是多宿主机，至少有两

充 sin_zero 数组，目的是让 sockaddr_in 结构的大小与 sockaddr 结构的大小一致。下面是一

个 bind 函数调用的例子：

 saddr.sin_family = AF_INET;

 saddr.sin_port = htons(8888);