揭開Socket編程的面紗

對TCP/IP、UDP、Socket編程這些詞你不會很陌生吧？隨著網絡技術的發展，這些詞充斥著我們的耳朵。那麼我想問：

1.什麼是TCP/IP、UDP？

2.Socket在哪裡呢？

3.Socket是什麼呢？

4.你會使用它們嗎？

什麼是TCP/IP、UDP？TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即傳輸控制協議/網間協議，是一個工業標准的協議集，它是為廣域網（WANs）設計的。

UDP（User Data Protocol，用戶數據報協議）是與TCP相對應的協議。它是屬於TCP/IP協議族中的一種。

這裡有一張圖，表明了這些協議的關系。

圖1　　　 TCP/IP協議族包括運輸層、網絡層、鏈路層。現在你知道TCP/IP與UDP的關系了吧。

Socket在哪裡呢？

在圖1中，我們沒有看到Socket的影子，那麼它到底在哪裡呢？還是用圖來說話，一目了然。

圖2

原來Socket在這裡。

Socket是什麼呢？

Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設計模式中，Socket其實就是一個門面模式，它把復雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面，對用戶來說，一組簡單的接口就是全部，讓Socket去組織數據，以符合指定的協議。

你會使用它們嗎？

前人已經給我們做了好多的事了，網絡間的通信也就簡單了許多，但畢竟還是有挺多工作要做的。以前聽到Socket編程，覺得它是比較高深的編程知識，但是只要弄清Socket編程的工作原理，神秘的面紗也就揭開了。

一個生活中的場景。你要打電話給一個朋友，先撥號，朋友聽到電話鈴聲後提起電話，這時你和你的朋友就建立起了連接，就可以講話了。等交流結束，掛斷電話結束此次交談。

生活中的場景就解釋了這工作原理，也許TCP/IP協議族就是誕生於生活中，這也不一定。

圖3

先從服務器端說起。服務器端先初始化Socket，然後與端口綁定(bind)，對端口進行監聽(listen)，調用accept阻塞，等待客戶端連接。在這時如果有個客戶端初始化一個Socket，然後連接服務器(connect)，如果連接成功，這時客戶端與服務器端的連接就建立了。客戶端發送數據請求，服務器端接收請求並處理請求，然後把回應數據發送給客戶端，客戶端讀取數據，最後關閉連接，一次交互結束。

在這裡我就舉個簡單的例子，我們走的是TCP協議這條路（見圖2）。例子用MFC編寫，運行的界面如下：

圖4

圖5

在客戶端輸入服務器端的IP地址和發送的數據，然後按發送按鈕，服務器端接收到數據，然後回應客戶端。客戶端讀取回應的數據，顯示在界面上。

下面是接收數據和發送數據的函數：

int Receive(SOCKET fd,char *szText,int len)
{
　　　 int cnt;
　　　 int rc;
　　　 cnt=len;
　　　 while(cnt>0)
　　　 {
　　　　　　　rc=recv(fd,szText,cnt,0);
　　　　　　　if(rc==SOCKET_ERROR)
　　　　　　　{
　　　　　　　　　　 return -1;
　　　　　　 }
　　　　　　 if(rc==0)
　　　　　　　　　　 return len-cnt;
　　　　　　　szText+=rc;
　　　　　　　cnt-=rc;
　　　 }
　　　 return len;
}
int Send(SOCKET fd,char *szText,int len)
{
　　　 int cnt;
　　　 int rc;
　　　 cnt=len;
　　　 while(cnt>0)
　　　 {
　　　　　　　rc=send(fd,szText,cnt,0);
　　　　　　　if(rc==SOCKET_ERROR)
　　　　　　　{
　　　　　　　　　　 return -1;
　　　　　　　}
　　　　　　　if(rc==0)
　　　　　　　　　　 return len-cnt;
　　　　　　　szText+=rc;
　　　　　　　cnt-=rc;
　　　 }
　　　 return len;
}

服務器端：

在服務器端，主要是啟動Socket和監聽線程。

#define DEFAULT_PORT　　　2000
void CServerDlg::OnStart()
{
　　　 sockaddr_in local;
　　　 DWORD dwThreadID = 0;
　　　 local.sin_family=AF_INET;
　　　 //設置的端口為DEFAULT_PORT。
　　　 local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);
　　　 //IP地址設置成INADDR_ANY,讓系統自動獲取本機的IP地址。
　　　 local.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;

　　　 //初始化Socket
　　　 m_Listening = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
　　　 if(m_Listening == INVALID_SOCKET)
　　　 {
　　　　　　　return ;
　　　 }
　　　 //將本地地址綁定到所創建的套接字上
　　　 if(bind(m_Listening,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )
　　　 {
　　　　　　　closesocket(m_Listening);
　　　　　　　return ;
　　　 }
　　　 //創建監聽線程，這樣也能響應界面上操作。
　　　 m_hListenThread = ::CreateThread(NULL,0,ListenThread,this,0,&dwThreadID);
　　　 m_StartBtn.EnableWindow(FALSE);
　　　 m_StopBtn.EnableWindow(TRUE);
}

監聽線程函數：

DWORD WINAPI CServerDlg::ListenThread(LPVOID lpparam)
{
　　　 CServerDlg* pDlg = (CServerDlg*)lpparam;
　　　 if(pDlg == NULL)
　　　　　　　return 0;

　　　 SOCKET　Listening = pDlg->m_Listening;
　　　 //開始監聽是否有客戶端連接。
　　　 if(listen(Listening,40) == SOCKET_ERROR)
　　　 {
　　　　　　　return 0;
　　　 }
　　　 char szBuf[MAX_PATH];
　　　 //初始化
　　　 memset(szBuf,0,MAX_PATH);
　　　 while(1)
　　　 {
　　　　　　　SOCKET ConnectSocket;
　　　　　　　sockaddr_in　　ClientAddr;
　　　　　　　int　　　　　　　　　nLen = sizeof(sockaddr);
　　　　　　　//阻塞直到有客戶端連接，不然多浪費CPU資源。
　　　　　　　ConnectSocket = accept(Listening,(sockaddr*)&ClientAddr,&nLen);
　　　　　　　//都到客戶端的IP地址。
　　　　　　　char *pAddrname = inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr);
　　　　　　　pDlg->Receive(ConnectSocket,szBuf,100);
　　　　　　　//界面上顯示請求數據。
　　　　　　　pDlg->SetRequestText(szBuf);
　　　　　　　strcat(szBuf," :我是老貓，收到（");
　　　　　　　strcat(szBuf,pAddrname);
　　　　　　　strcat(szBuf,"）");
　　　　　　　//向客戶端發送回應數據
　　　　　　　pDlg->Send(ConnectSocket,szBuf,100);
　　　 }
　　　 return 0;
}

服務器端一直在監聽是否有客戶端連接，如有連接，處理客戶端的請求，給出回應，然後繼續監聽。

客戶端：

客戶端的發送函數：

#define DEFAULT_PORT　2000
void CClientDlg::OnSend()
{
　　　 DWORD dwIP = 0;　　　
　　　 TCHAR szText[MAX_PATH];
　　　 memset(szText,0,MAX_PATH);
　　　 m_IP.GetWindowText(szText,MAX_PATH);
　　　 //把字符串形式的IP地址轉成IN_ADDR結構需要的形式。
　　　 dwIP = inet_addr(szText);
　　　 m_RequestEdit.GetWindowText(szText,MAX_PATH);

　　　 sockaddr_in local;
　　　 SOCKET socketTmp;
　　　 //必須是AF_INET,表示該socket在Internet域中進行通信
　　　 local.sin_family=AF_INET;
　　　 //端口號
　　　 local.sin_port=htons(DEFAULT_PORT);
　　　 //服務器的IP地址。
　　　 local.sin_addr.S_un.S_addr=dwIP;
　　　 ////初始化Socket
　　　 socketTmp=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
　　　 //連接服務器
　　　 if(connect(socketTmp,(LPSOCKADDR)&local,sizeof(local)) < 0)
　　　 {
　　　　　　　closesocket(socketTmp);
　　　　　　　MessageBox("連接服務器失敗。");
　　　　　　　return ;
　　　 }
　　　 //發送請求，為簡單只發100字節，在服務器端也規定100字節。
　　　 Send(socketTmp,szText,100);
　　　 //讀取服務器端返回的數據。
　　　 memset(szText,0,MAX_PATH);
　　　 //接收服務器端的回應。
　　　 Receive(socketTmp,szText,100);

　　　 TCHAR szMessage[MAX_PATH];
　　　 memset(szMessage,0,MAX_PATH);
　　　 strcat(szMessage,szText);
　　　 //界面上顯示回應數據。
　　　 m_ReplyBtn.SetWindowText(szMessage);
　　　 closesocket(socketTmp);
}

客戶端就一個函數完成了一次通信。在這裡IP地址為何用127.0.0.1呢？使用這個IP地址，服務器端和客戶端就能運行在同一台機器上，這樣調試方便多了。當然你可以在你朋友的機器上運行Server程序(本人在局域網中測試過)，在自己的機器上運行Client程序，當然輸入的IP地址就該是你朋友機器的IP地址了。

簡單的理論和實踐都說了，現在Socket編程不神秘了吧？希望對你有些幫助。