Windows 环境下的 Socket 编程 3 - 基于 TCP 的服务器/客户端

Posted 2023-02-18 研究是为了理解

基于 TCP 的服务器端/客户端

绝大多数 TCP 服务器端都按照如下顺序调用：

在 Windows 环境下，代码表示为：

	WSADATA wsaData;
    SOCKET hServSock, hClntSock;
    SOCKADDR_IN servAddr, clntAddr;
    int szClntAddr;
	
	/*Windows 环境 Socket 编程必须*/
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData) != 0)
        //错误处理
	
	/*创建套接字，使用 IPv4 协议族、面向连接的 TCP 数据传输方式，对于 IPv4 协议族，第三个参数总是为 0 */
    hServSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(hServSock == INVALID_SOCKET)
        //错误处理
    
    /*设置协议族的地址信息*/
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));
    servAddr.sin_family = AF_INET;					//地址族设置为 IPv4
    servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);	//设置 IP 地址
    servAddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));		//设置端口号
	
	/*分配套接字地址*/
    if(bind(hServSock, (SOCKADDR *)&servAddr, sizeof(servAddr)) == SOCKET_ERROR)
        //错误处理
	
	/*等待连接请求*/
    if(listen(hServSock, 5) == SOCKET_ERROR)
        //错误处理
    
    /*受理客户端连接请求*/
    szClntAddr = sizeof(clntAddr);
    hClntSock = accept(hServSock, (SOCKADDR *)&clntAddr, &szClntAddr);
    if(hClntSock == INVALID_SOCKET)
        //错误处理
	
	/*接收数据*/
    strLen = recv(hClntSock, message, BUF_SIZE,0);
	
	/*发送数据*/
    send(hClntSock, (const char *)&calculation_result, sizeof(int), 0);
    
    closesocket(hClntSock);
    closesocket(hServSock);
    WSACleanup();

绝大多数 TCP 客户端都按照如下顺序调用：

在 Windows 环境下，代码表示为：

    WSADATA wsaData;
    SOCKET hClntSock;
    SOCKADDR_IN servAddr;
	
	/*Windows 环境 Socket 编程必须*/
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData) != 0)
        //错误处理
	
	/*创建套接字，使用 IPv4 协议族、面向连接的 TCP 数据传输方式，对于 IPv4 协议族，第三个参数总是为 0 */
    hClntSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(hClntSock == INVALID_SOCKET)
        //错误处理
    
    /*设置协议族的地址信息*/
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));
    servAddr.sin_family = AF_INET;
    servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    servAddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	
	/*连接到服务器*/
    if(connect(hClntSock, (SOCKADDR *)&servAddr, sizeof(servAddr)) == SOCKET_ERROR)
        //错误处理
	
	/*发送数据*/
    send(hClntSock, message, strLen, 0);
    
    /*接收数据*/
    recv(hClntSock, &result, sizeof(int), 0);
    
    closesocket(hClntSock);
    WSACleanup();

基于 TCP 的服务器端-客户端函数调用关系

客户端只能等到服务器端调用 listen 函数后才能调用 connect 函数。

TCP 细节

TCP 套接字的数据收发无边界。服务器端即使调用 1 次 send 函数传输 40 字节的数据，客户端有可能通过 4 次 recv 函数调用每次读取 10 字节。也就是说，客户端可以缓慢的分批接收。
TCP 套接字的 I/O 是有缓冲的。send 函数调用后，数据将移至输出缓冲区；在适当的时候（不管是分别传送还是一次性传送）传向对方的输入缓冲区。 recv 函数调用后，从输入缓冲区读取数据。

• I/O 缓冲区在每个 TCP 套接字中单独存在。
• I/O 缓冲区在创建套接字时（调用 socket 函数）自动生成。
• 即使关闭套接字也会继续传递输出缓冲中遗留的数据。
• 关闭套接字将丢失输入缓冲区中的数据。
  TCP 不会因为缓冲溢出而丢失数据。这是因为 TCP 会控制数据流（滑动窗口）。

断开连接

TCP 中的断开连接过程比建立连接过程更重要，因为连接过程中一般不会出现大的变数，但断开过程有可能发生预想不到的情况。
使用 close 或者 closesocket 函数意味着完全断开连接。完全断开连接不仅指无法传输数据，而且也不能接收数据。

还有一种断开连接的方法是只断开一部分连接，成为半关闭。半关闭是指可以传输数据但无法接收，或者可以接收数据但无法传输。
每一个套接字建立后，都会存在 2 个流：

建立套接字的两台主机，都会拥有单独的输入流和输出流。使用 close 或者 closesocket 函数将同时断开这 2 个流，而半关闭只关闭其中 1 个流。

1. shutdown 函数：关闭其中 1 个流

// 成功返回 0，失败返回 -1
int shutdown(SOCKET s,int how);

s：套接字
how：断开方式

• SD_RECEIVE：断开输入流，套接字无法接收数据
• SD_SEND：断开输出流，套接字无法传输数据
• SD_BOTH：同时断开 I/O 流