5.5 简单的TCP套接字编程
当使用函数socket和WSASocket函数创建的套接字时，默认都是阻塞模式的。阻塞模式是指套接字在执行操作时，调用函数在没有完成操作之前不会立即返回的工作模式。这意味着当调用Winsock API不能立即完成时，线程处于等待状态，直到操作完成。常见的阻塞情况如下：
（1）接受连接函数
函数accept/WSAAcept从请求连接队列中接受一个客户端连接。如果以阻塞套接字为参数调用这些函数，那么当请求队列为空时函数就会阻塞，线程将进入睡眠状态。
（2）发送函数
函数send/WSASend、sendto/WSASendto都是发送数据的函数。当用阻塞套接字作为参数调用这些函数时，如果套接字缓冲区没有可用空间，函数就会阻塞，线程就会睡眠，直到缓冲区有空间。
（3）接收函数
函数recv/WSARecv、recvfrom/WSARecvfrom用来接收数据。当用阻塞套接字为参数调用这些函数时，如果套接字缓冲区没有数据可读，函数就会阻塞，调用线程在数据到来前将处于睡眠状态。
（4）连接函数
函数connect/WSAConnect用于向对方发出连接请求。客户端以阻塞套接字为参数调用这些函数向服务器发出连接时，直到收到服务器的应答或超时才会返回。
使用阻塞模式的套接字开发网络程序比较简单，容易实现。在希望能够立即发送和接收数据且处理的套接字数量较少的情况下，使用阻塞套接字模式来开发网络程序比较合适。它的不足之处表现为：在大量建立好的套接字线程之间进行通信时比较困难。当希望同时处理大量套接字时将无从下手，扩展性差。
【例5.3】一个简单的服务器客户机通信程序
（1）新建一个控制台程序，工程名是test，我们把test工程作为服务器程序。
（2）打开test.cpp，在其中输入如下代码：
#include "stdafx.h"
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS // 为了使用inet_ntoa时不出现警告
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") //Winsock库的引入库
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2); //制作Winsock库的版本号
err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData); //初始化Winsock库
if (err != 0) return 0;
if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2) //判断返
回的版本号是否正确
{
WSACleanup();
return 0;
}
//创建一个套接字，用于监听客户端的连接
SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); //使用当前主机任意可用IP
//人为指定一个可用的IP地址
// addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.1.2");
addrSrv.sin_family = AF_INET;
addrSrv.sin_port = htons(8000); //使用端口8000
bind(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); //绑定
listen(sockSrv, 5); //监听
SOCKADDR_IN addrClient;
int len = sizeof(SOCKADDR);
while (1)
{
printf("--------等待客户端-----------\n");
//从连接请求队列中取出排在最前的一个客户端请求，如果队列为空就阻塞
SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrClient, &len);
char sendBuf[100];
sprintf_s(sendBuf, "欢迎登录服务器（%s）",
inet_ntoa(addrClient.sin_addr));//组成字符串
send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); //发送字符串给客户端
char recvBuf[100];
recv(sockConn, recvBuf, 100, 0); //接收客户端信息
printf("收到客户端的信息：%s\n", recvBuf); //打印收到的客户端信息
closesocket(sockConn); //关闭和客户端通信的套接字
puts("是否继续监听？(y/n)");
char ch[2];
scanf_s("%s", ch, 2); //读控制台两个字符，包括回车符
if (ch[0] != 'y') //如果不是y就退出循环
break;
}
closesocket(sockSrv); //关闭监听套接字
WSACleanup(); //释放套接字库
return 0;
}
程序很简单。先新建一个监听套接字，然后等待客户端的连接请求，阻塞在accept函数处。一旦有客户端连接请求来了，就返回一个新的套接字，这个套接字和客户端进行通信，通信完毕关掉这个套接字。监听套接字根据用户输入继续监听或退出。在上面的代码中，我们让系统自己选择一个可用的IP地址绑定到套接字上，即“addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr =htonl(INADDR_ANY);”，如果要人为指定主机的一个可用IP地址，可以这样：
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.1.2");
（3）在test解决方案中添加一个新建的控制台工程，工程名为client。然后打开client.cpp，在其中输入如下代码：
#include "stdafx.h"
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS // 为了使用inet_ntoa时不出现警告
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2); //初始化Winsock库
err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
if (err != 0) return 0;
//判断返回的版本号是否正确
if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2)
{
WSACleanup();
return 0;
}
SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//新建一个套接字
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //服务器的IP
addrSrv.sin_family = AF_INET;
addrSrv.sin_port = htons(8000); //服务器的监听端口
//向服务器发出连接请求
err = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
if (SOCKET_ERROR == err) //判断连接是否成功
{
printf("连接服务器失败，请检查服务器是否启动\n");
return 0;
}
char recvBuf[100];
recv(sockClient, recvBuf, 100, 0); //接收来自服务器的信息
printf("收到来自服务器端的信息：%s\n", recvBuf); //打印收到的信息
send(sockClient, "你好，服务器", strlen("你好，服务器") + 1,0);//向服务器发送信息
closesocket(sockClient); //关闭套接字
WSACleanup(); //释放套接字库
return 0;
}
（4）保存工程并运行。运行时先启动服务器程序，再启动客户端程序（可以设为启动项目后再运行）。运行结果如图5-1和图5-2所示。
图5-1
图5-2
【例5.4】统计套接字的connect超时时间
（1）打开VC2017，新建一个控制台工程test。
（2）在test.cpp中输入如下代码：
#include "stdafx.h"
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS // 为了使用inet_ntoa时不出现警告
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") //Winsock库的引入库
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#define BUFFER_SIZE 512
int main(int argc, char* argv[])
{
char ip[] = "120.4.6.99"; //120.4.6.99是和本机同一网段的地址，但并不存在
int port = 13334;
struct sockaddr_in server_address;
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2); //制作Winsock库的版本号
err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData); //初始化Winsock库
if (err != 0) return 0;
//判断返回的版本号是否正确
if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2)
{
WSACleanup();
return 0;
}
memset(&server_address,0, sizeof(server_address));
server_address.sin_family = AF_INET;
DWORD dwIP = inet_addr(ip);
server_address.sin_addr.s_addr = dwIP;
server_address.sin_port = htons(port);
int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(sock >= 0);
long t1 = GetTickCount();
int ret = connect(sock, (struct sockaddr*)&server_address,
sizeof(server_address));
printf("connect ret code is: %d\n", ret);
if (ret == -1)
{
long t2 = GetTickCount();
printf("time used:%dms\n", t2-t1);
printf("connect failed...\n");
if (errno == EINPROGRESS)
{
printf("unblock mode ret code...\n");
}
}
else
{
printf("ret code is: %d\n", ret);
}
closesocket(sock);
WSACleanup(); //释放套接字库
return 0;
}
在代码中，首先定义了和本机IP同一子网的不真实存在的IP（120.4.6.99）。如果不是同一子网，connect能很快判断出这个IP不存在，所以超时时间较短。如果是同一子网的假IP，则要等网关回复结果后connect才知道是否能连通。如果将我们的电脑连上Internet，再用一个公网上的假IP，那么超时时间更长，因为要等很多网关、路由器等信息回复后connect才能知道是否可以连上。不过，现在我们同一子网里的假IP用做测试就够了。
（3）保存并运行，运行结果如图5-3所示。
图5-3