Socket编程学习————客户端和服务端的编程

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由于想学习一下网络爬虫以及拿到的第一份offer涉及到socket编程，这几天初步学习一下Windows环境下的socket编程。

Socket

socket的本质是一种编程接口(API),它是应用层和TCP/IP协议族通信的中介。如果说HTTP是车的外壳，提供了封装或者显示数据的具体形式，那么socket就是发动机，给其提供了网络通信的功能。
在一台连接了互联网的主机上，运行着多个软件，每个软件打开一个socket，并且绑定到一个端口上去，不同的端口对应不同的服务软件。正如socket的英文原意一样，socket就像一个多孔插座，每个插座有不同的编号，不同的插座提供不同的服务。

先放上使用socket的示例图，服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

下面来举例说明：

服务端

#include <cstdio>
#include <Winsock2.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

int  main()
{
    WSADATA wsaData;
    SOCKET sockServer;
    SOCKADDR_IN addrServer;
    SOCKET sockClient;
    SOCKADDR_IN addrClient;
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        return 0;
    sockServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);//表明对任何IP地址开放
    addrServer.sin_family = AF_INET;
    addrServer.sin_port = htons(6000);
    if(bind(sockServer, (SOCKADDR*)&addrServer, sizeof(SOCKADDR)) != SOCKET_ERROR)
        return 0;
    //监听
    listen(sockServer, 200);
    int len = sizeof(SOCKADDR);
    char sendBuf[111];
    char recvBuf[111];

    sockClient = accept(sockServer, (SOCKADDR*)&addrClient, &len);
    recv(sockClient, recvBuf, 111, 0);
    printf("%s\n", recvBuf);
    closesocket(sockClient);
    WSACleanup();
    system("pause");
    return 0;
}

第一步是加载套接字，使用WSAStartup函数加载套接字，函数原型为

int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData)

第一个参数wVersionRequested，用来指定准备加载的winsock库的版本。利用MAKEWORD(x,y)宏来赋值。x是高位字节，表示副版本号；y是低位字节，表示主版本号。MAKEWORD(2, 2)表示版本号为2.2。
第二个参数是指向WSADATA结构的指针，是一个返回值，保存了库版本的有关信息。

第二步是创建套接字，使用socket函数，函数原型为

SOCKET socket(int af, int type, int protocol );

第一个参数用来指定协议族，如对于TCP/IP协议的套接字为AF_INET;
第二个参数用来指定socket类型，SOCK_STREAM指产生流式套接字，SOCK_DGRAM指产生数据报套接字，TCP/IP协议使用SOCK_STREAM。
第三个参数是与特定的地址家族相关的协议，TCP一般为IPPROTO_TCP,也可以写成0，这样系统会根据地址格式和套接字类别自动选择一个合适的协议。

这一步之后要对套接字的各种信息进行赋值，他是一个结构体类型struct sockaddr_id，内部的结构是

struct sockaddr_in{  
    short sin_family;  
    unsigned short sin_port;  
    struct in_addr sin_addr;  
    char sin_zero[8]  
};

设置服务器端口的时候，会用到htons函数，这个函数把一个u_short类型的值从主机字节顺序转换为TCP/IP网络字节顺序，因为不同的计算机存放多字节的顺序不同。设置服务器IP地址的时候会用到inet_addr函数，它是将点分十进制的IP地址的字符串转换成unsigned long型。inet_ntoa函数做相反的转换。

第三步是绑定，使用bind函数，作用是把创建好的套接字和本机ip以及一个端口绑定，函数原型为：

int bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen);

第一个参数是绑定的套接字，
第二个参数指定该套接字的地址信息，这里即服务器的地址信息，它仍是指向struct sockaddr_in类型的结构体的指针，
第三个参数是地址的信息的长度。

第四步为监听连接，使用listen函数，函数原型为：

int listen(SOCKET s, int backlog);

第一个参数是设置为监听状态的套接字描述字，
第二个参数是等待连接队列的最大长度，超过最大数目的请求会被拒绝。

第五步是接受客户端的连接请求，使用accept函数，函数原型为：

SOCKET accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR* addr, int FAR* addrlen);

第一个参数是一个已经设置为监听模式的socket套接字，
第二个参数是一个返回值，用来保存发起连接的客户端的ip地址和端口信息，
第三个参数也是一个返回值，指向一个整型的变量，保存了返回的地址信息的长度。

第六步是打印客户端信息，使用recv函数接收发过来的数据，函数原型为：

int recv(SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags);

第一个参数是建立连接的套接字，
第二个参数是指向包含收到的数据的缓冲区的指针，
第三个参数是所指向缓冲区的长度，
第四个参数的值会影响函数的行为，一般置0。

客户端

#include <Winsock2.h>
#include <cstdio>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
int main()
{
    WSADATA wsaData;
    SOCKET sockClient;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    SOCKADDR_IN addrServer;
    addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    addrServer.sin_family = AF_INET;
    addrServer.sin_port = htons(6000);
    connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrServer, sizeof SOCKADDR);
    char message[] = "Hello!";
    send(sockClient, message, strlen(message) + 1, 0);
    closesocket(sockClient);
    WSACleanup();
    system("pause");
    return 0;
}

唯一不同的是connect函数，函数原型为：

int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR* name, int namelen);

第一个参数是建立连接用的套接字，
第二个参数是之前连接的地址信息，
第三个参数是地址的信息长度。

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