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網絡編程——基於TCP的程序設計和基於UDP的程序設計

編輯：關於C語言

網絡編程可分為基於TCP的網絡程序設計和基於UDP的網絡程序設計。TCP是基於字節流的面向連接的，常用於可靠的網絡傳輸，而UDP是基於數據報的無連接的網絡傳輸，常用語即時通信。

無論是基於TCP或者是基於UDP的程序設計，它都是有固定的步驟可循的。只要理解這些步驟，實現起來也是比較簡單的。下面將介紹基於TCP和UDP的網絡編程的詳細步驟以及實現實例。

在介紹網絡編程之前，首先要說明一點：Winsock函數是Windows提供的網絡編程的借口，無論是基於TCP的還是UDP的網絡編程，在程序設計之前，都要首先加載Winsock庫。

一、基於TCP的網絡應用程序

網絡應用程序都是基於C/S(客戶端/服務器)模式的，因此在進行網絡應用程序開發時，不僅要開發服務器應用程序也要開發客戶端應用程序。開發服務器應用程序和客戶端應用程序在步驟上略有不同。下面介紹一下基於TCP的網絡應用程序開發的詳細步驟：

服務器端應用程序：客戶端應用程序：

1、創建socket套接字 1、創建socket套接字

2、將套接字綁定(bind)到指定的本機IP地址和端口上

3、將套接字設為監聽模式(listen)，准備接受客戶端的請求 2、向服務器發送連接請求(connect)

4、等待客戶端請求的到來(accept)，並返回新的套接字進行通信

5、服務器和客戶端相互通信(send/recv) 3、服務器和客戶端相互通信(send/recv)

6、返回繼續等待新的客戶端請求到來

7、關閉socket套接字 4、關閉socket套接字

注釋：服務器要綁定端口，監聽客戶端請求，當接受到請求後才開始通信。而客戶端只需要先發送請求，只要請求被接收後就可以通信了。

在理解示例代碼之前，先介紹一些知識點和函數：

第一點：在網絡編程中，要用到IP地址和端口號，比如在bind（）和accept（）函數中都需要有到IP地址和端口號，在Windows API中有一個SOCKADDR_IN結構體中可以保存IP地址和端口號的信息。

第二點：服務器要綁定的IP地址應該用(INADDR_ANY)屬性，表示服務器可以接受任何端口發送來的連接請求，這是因為有的機器可能有多個網卡，因此可能有多個IP地址，這樣設定可以方便後面的程序開發。

第三點：網絡通信中用到的是網絡字節序，intel的機器本機字節序和網絡字節序的存放格式是不一樣的，所以要用想用的函數進行轉化。

inet_addr（）將點分十進制的IP地址轉化為u_long型

inet_ntoa（）將in_addr結構類型的參數轉化為點分十進制的IP地址

htonl（）將u_long型的IP地址從主機字節序轉換為網絡字節序

htons（）將u_short型的IP地址從主機字節序轉換為網絡字節序

第四點：網絡編程要用到Winsock庫，，所以不僅要加載winsock的頭文件，並且要綁定ws2_32.lib動態鏈接庫。綁定動態鏈接庫有兩種方法。第一種就是在工程的“屬性”裡設置“Link”的鏈接庫加上ws2_32.lib就可以了。第二種方法就是在工程的源文件中加上代碼：#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")就可以了。

/**************************************************************
基於TCP的服務器應用程序示例代碼
****************************************************************/

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
/**************************************************************
                       加載Winsock庫
****************************************************************/
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
  return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
  HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
   WSACleanup( );
   return;
}
/**************************************************************
                  第一步：創建Winsock套接字
****************************************************************/
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
/**************************************************************
           第二步：將創建的套接字綁定到本地地址和端口上
****************************************************************/
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);

bind(sockSrv,(const sockaddr*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
/**************************************************************
     第三步：將套接字設置為監聽模式，准備接受客戶端的請求
****************************************************************/
listen(sockSrv,5);
/**************************************************************
     第四步：接受客戶端的請求
  第五步：接收客戶端的消息和向客戶端發送消息
  第六步：返回等待
  第七步：關閉套接字
****************************************************************/
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
  SOCKET sockCon=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
  char sendBuf[100];
  sprintf(sendBuf,"This is server,Welcome%s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
  send(sockCon,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
  char recvbuf[100];
  recv(sockCon,recvbuf,strlen(recvbuf)+1,0);
  printf("%s\n",recvbuf);
  closesocket(sockCon);
}
system("PAUSE");
}

/**************************************************************
基於TCP的客戶端應用程序示例代碼
****************************************************************/

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
/**************************************************************
                       加載Winsock庫
****************************************************************/
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
  return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
  HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
   WSACleanup( );
   return;
}
/**************************************************************
                  第一步：創建Winsock套接字
****************************************************************/
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
/**************************************************************
                  第二步：向服務器發送連接請求
****************************************************************/
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
connect(sockClient,(const sockaddr*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
/**************************************************************
                  第三步：客戶端和服務器的相互通信
****************************************************************/
char recvbuf[100];
recv(sockClient,recvbuf,strlen(recvbuf)+1,0);
printf("%s",recvbuf);
send(sockClient,"My name is zhangsan Client",strlen("My name is zhangsan Client")+1,0);
closesocket(sockClient);

WSACleanup();

system("PAUSE");

}

先運行服務器程序再運行客戶端程序，運行結果如下：

二、基於UDP的網絡應用程序

上面介紹了基於TCP的網絡應用程序，為了便於比較，下面介紹基於UDP的網絡應用程序的設計方法。

和上面一樣，先接受基於UDP的網絡應用程序的開發步驟：

服務器端應用程序：客戶端應用程序：

1、創建socket套接字 1、創建socket套接字

2、將套接字綁定(bind)到指定的本機IP地址和端口上 2、向服務器發送消息(sendto)

3、如果檢測到有消息到來就接收消息(recvfrom)

4、關閉socket套接字 3、關閉socket套接字

注釋：由於基於UDP的網絡應用程序是面向無連接的，所以不需要服務器的監聽，也不需要客戶端的連接請求。實現起來比TCP的面向連接的簡單，適用於即時通信。主要用到的函數和方法和TCP的設計方法大致一樣。示例代碼如下：

/**************************************************************
基於UDP的服務器應用程序示例代碼
****************************************************************/

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main()
{
/**************************************************************
                       加載Winsock庫
****************************************************************/
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
  return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
  HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
   WSACleanup( );
   return;
}
/**************************************************************
             第一步：創建Winsock套接字
****************************************************************/
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
/**************************************************************
             第二步：將創建的套接字綁定到指定地址和端口上
****************************************************************/
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
bind(sockSrv,(const sockaddr*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
/**************************************************************
             第三步：等待並接受客戶端發送的消息
****************************************************************/
SOCKADDR_IN addrClient;
char recvBuf[100];
int len=sizeof(SOCKADDR);
recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(sockaddr*)&addrClient,&len);
printf("%s",recvBuf);
char sendBuf[100];
sprintf(sendBuf,"This is UDP Serve! Welcome %s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,
  (const sockaddr*)&addrClient,sizeof(SOCKADDR));
closesocket(sockSrv);

WSACleanup();
system("pause");
}

/**************************************************************
基於UDP的客戶端應用程序示例代碼
****************************************************************/

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
void main()
{
/**************************************************************
                       加載Winsock庫
****************************************************************/
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
  return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
  HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
   WSACleanup( );
   return;
}
/**************************************************************
             第一步：創建Winsock套接字
****************************************************************/
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
/**************************************************************
             第一步：向服務器發送消息
****************************************************************/
SOCKADDR_IN addrClient;
addrClient.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
addrClient.sin_family=AF_INET;
addrClient.sin_port=htons(6000);
sendto(sockClient,"My name is UDP Client!",strlen("My name is UDP Client!")+1,0,
  (const sockaddr*)&addrClient,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf[100];
int len=sizeof(SOCKADDR);
recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(sockaddr*)&addrClient,&len);
printf("%s",recvBuf);
closesocket(sockClient);
WSACleanup();