设计内容
了解 Socket 通信的原理，在此基础上编写一个聊天程序。使用 WinSock API 的编程，应该了解 TCP/IP 的基础知识。虽然你可以直接使用 WinSock API 来写网络应用程序，但是，要写出优秀的网络应用程序，还是必须对 TCP/IP 协议有一些了解的。WinSock 并不是一种网络协议，它只是一个网络编程接口，也就是说，它不是协议，但是它可以访问很多种网络协议，你可以把它当作一些协议的封装。现在的 WinSock 已经基本上实现了与协议无关。你可以使用 WinSock 来调用多种协议的功能。那么，WinSock 和 TCP/IP 协议到底是什么关系呢？实际上，WinSock 就是 TCP/IP 协议的一种封装，你可以通过调用 WinSock 的接口函数来调用 TCP/IP的各种功能.例如我想用 TCP/IP 协议发送数据，你就可以使用 WinSock 的接口函数 Send()来调用TCP/IP 的发送数据功能，至于具体怎么发送数据，WinSock 已经帮你封装好了这种功能。TCP/IP 协议包含的范围非常的广，它是一种四层协议，包含了各种硬件、软件需求的定义。TCP/IP协议确切的说法应该是 TCP/UDP/IP 协议。UDP 协议(User Datagram Protocol 用户数据报协议)，是一种保护消息边界的，不保障可靠数据的传输。
TCP 协议(Transmission Control Protocol 传输控制协议)，是一种流传输的协议。他提供可靠的、有序的、双向的、面向连接的传输。保护消息边界，就是指传输协议把数据当作一条独立的消息在网上传输，接收端只能接收独立的消息。也就是说存在保护消息边界，接收端一次只能接收发送端发出的一个数据包。而面向流则是指无保护消息边界的，如果发送端连续发送数据，接收端有可能在一次接收动作中，会接收两个或者更多的数据包。举例来说，假如，我们连续发送三个数据包，大小分别是 2k、4k、8k，这三个数据包都已经到达了接收端的网络堆栈中，如果使用 UDP 协议，不管我们使用多大的接收缓冲区去接收数据，我们必须有三次接收动作，才能够把所有的数据包接收完。而使用 TCP 协议，我们只要把接收的缓冲区大小设置在 14k 以上，我们就能够一次把所有的数据包接收下来，只需要有一次接收动作。这就是因为 UDP 协议的保护消息边界使得每一个消息都是独立的。而流传输，却把数据当作一串数据流，它不认为数据是一个一个的消息。所以有很多人在使用 TCP 协议通讯的时候，并不清楚 TCP是基于流的传输，当连续发送数据的时候，他们时常会认为 TCP 会丢包。其实不然，因为当它们使用的缓冲区足够大时，它们有可能会一次接收到两个甚至更多的数据包，而很多人往往会忽视这一点，只解析检查了第一个数据包，而已经接收的其它据包却被忽略了。
WinSock 编程分为服务器端和客户端两部分，TCP 服务器端的大体流程如下：
对于任何基于 WinSock 的编程首先必须要初始化 WinSock DLL 库。
int WSAStarup( WORD wVersionRequested,LPWSADATA lpWsAData )。
wVersionRequested 是我们要求使用的 WinSock 的版本。
调用这个接口函数可以初始化 WinSock 。
然后必须创建一个套接字(Socket)。
SOCKET Socket(int af,int type,int protocol);
套接字可以说是 WinSock 通讯的核心。WinSock 通讯的所有数据传输，都是通过套接字来完成的，套接字包含了两个信息，一个是 IP 地址，一个是 Port 端口号，使用这两个信息，就可以确定网络中的任何一个通讯节点。
当调用了 Socket()接口函数创建了一个套接字后，必须把套接字与你需要进行通讯的地址建立联系，可以通过绑定函数 bind 来实现这种联系。
int bind(SOCKET s,const struct sockaddr FAR* name,int namelen) ; struct sockaddr_in{ short sin_family ; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr ; char sin_sero[8] ; }
就包含了需要建立连接的本地的地址，包括地址族、IP 和端口信息。sin_family 字段必须把它设为 AF_INET，这是告诉 WinSock 使用的是 IP 地址族。sin_port 就是要用来通讯的端口号。sin_addr 就是要用来通讯的 IP 地址信息。
在这里，必须还得提一下有关’大头(big-endian)‘小头(little-endian)’。因为各种不同的计算机处理数据时的方法是不一样的，Intel X86 处理器上是用’小头’形式来表示多字节的编号，就是把低字节放在前面，把高字节放在后面，而互联网标准却正好相反，所以，必须把主机字节转换成网络字节的顺序。WinSock API 提供了几个函数。
把主机字节转化成网络字节的函数;
u_long htonl(u_long hostlong);
u_short htons(u_short hostshort);
把网络字节转化成主机字节的函数;
u_long ntohl(u_long netlong);
u_short ntohs(u_short netshort) ;
这样，设置 IP 地址和 port 端口时，就必须把主机字节转化成网络字节后，才能用 Bind()函数来绑定套接字和地址。
当绑定完成之后，服务器端必须建立一个监听的队列来接收客户端的连接请求。
int listen(SOCKET s,int backlog);
这个函数可以把套接字转成监听模式。
如果客户端有了连接请求，我们还必须使用
int accept(SOCKET s,struct sockaddr FAR* addr,int FAR* addrlen);
来接受客户端的请求。
现在基本上已经完成了一个服务器的建立，而客户端的建立的流程则是初始化 WinSock，然后创建 Socket 套接字，再使用
int connect(SOCKET s,const struct sockaddr FAR* name,int namelen) ;
来连接服务端。
下面是一个最简单的创建服务器端和客户端的例子：
服务器端的创建：
WSADATA wsd; SOCKET sListen; SOCKET sclient; UINT port = 800; int iAddrSize; struct sockaddr_in local , client; WSAStartup( 0x11 , &wsd ); sListen = Socket ( AF_INET , SOCK_STREAM , IPPOTO_IP ); local.sin_family = AF_INET; local.sin_addr = htonl( INADDR_ANY ); local.sin_port = htons( port ); bind( sListen , (struct sockaddr*)&local , sizeof( local ) ); listen( sListen , 5 ); sClient = accept( sListen , (struct sockaddr*)&client , &iAddrSize );
客户端的创建：
WSADATA wsd; SOCKET sClient; UINT port = 800; char szIp[] = "127.0.0.1"; int iAddrSize; struct sockaddr_in server; WSAStartup( 0x11 , &wsd ); sClient = Socket ( AF_INET , SOCK_STREAM , IPPOTO_IP ); server.sin_family = AF_INET; server.sin_addr = inet_addr( szIp ); server.sin_port = htons( port ); connect( sClient , (struct sockaddr*)&server , sizeof( server ) );
当服务器端和客户端建立连接以后，无论是客户端，还是服务器端都可以使用
int send( SOCKET s,const char FAR* buf,int len,int flags);
int recv( SOCKET s,char FAR* buf,int len,int flags);
函数来接收和发送数据，因为，TCP 连接是双向的。
当要关闭通讯连接的时候，任何一方都可以调用
int shutdown(SOCKET s,int how);
来关闭套接字的指定功能，再调用
int closeSocket(SOCKET s) ;
来关闭套接字句柄，这样一个通讯过程就算完成了。
可以参考下面的图1-1系统调用使用顺序图。
图1-1系统调用使用顺序图
注意：上面的代码没有任何检查函数返回值，如果你作网络编程就一定要检查任何一个 WinSock API 函数的调用结果，因为很多时候函数调用并不一定成功。上面介绍的函数，返回值类型是 int 的话，如果函数调用失败的话，返回的都是 SOCKET_ERROR。
设计步骤
sockets（套接字）编程有三种，流式套接字（SOCK_STREAM），数据报套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）；基于 TCP 的 socket 编程是采用的流式套接字。在这个程序中，将两个工程添加到一个工作区。要链接一个 ws2_32.lib 的库文件(#pragma comment(lib,“ws2_32”))。
服务器端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：绑定套接字到一个 IP 地址和一个端口上(bind())；
3：将套接字设置为监听模式等待连接请求(listen())；
4：请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept())；
5：开启新线程调用_beginthread(input,0,sockConn);
6：用返回的套接字和客户端进行通信(send()/recv())；
7：返回，等待另一连接请求；
8：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。
客户端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：向服务器发出连接请求(connect())；
3：开启新线程调用_beginthread(input,0,sockClient);
4：和服务器端进行通信(send()/recv())；
5：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。
调试过程
为开启线程并行运行，我选择采用C语言多线程运行方法，因为是第一次使用深入了解C语言的多线程，在搜集了大量的网上资料之后，开始进行实验，然后最终选取的是在主函数调用_beginthread()方法开启多线程，但是在处理调试该方法传输的参数的时候出现了问题，因为当时没有了解很清楚，所以不知道参数的传递是不一样的，在服务端是需要传输accept()方法建立的和客户端有联系的sockConn，而客户端是需要传输connect()方法建立的和服务端有联系的sockClient。在仔细阅读理解之后就能够调试成功，同时我还加上聊天时间的显示调用了time()方法，这个调试过程也非常顺利。最后出现的问题就是关闭其中的一个进程，另一个进程会进入死循环，为了解决这个问题，我用了定义一个整型n接收recv()方法接收的值来做一个flag判断，当n<0时代表另一进程已经关闭。
设计结果及结果分析
聊天的过程大概是：客户端等待服务端成功响应之后，服务端首先会向客户端发送一个Welcome 客户端IP地址 to here!我们开始对话吧！然后客户端可以选择随时输入内容，服务端也可以选择随时输入内容，然后下面的整个对话是客户端向服务端发送了信息，然后服务端接收了客户端的信息之后又给客户端发送了信息，客户端因为有其他事情先关闭进程下线，服务端接收到客户端的下线信息之后可以选择关闭自己的进程下线。具体内容见下面图1-2、1-3。
图1-2客户端聊天界面
图1-3服务端聊天界面
源代码
服务器端
#include <stdio.h> #include <Winsock2.h> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") // winsock实现 #include <time.h> #include <process.h> //服务器端 void input(SOCKET sockConn)//服务器端输入新线程 { while(1) { char skh[50]=""; printf("服务器输入:"); scanf("%s",skh); send(sockConn,skh,strlen(skh),0); } } void main() { WORD wVersionRequested;// 双字节，winsock库的版本 WSADATA wsaData;// winsock库版本的相关信息 int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );// 0x0101 即:257 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );// 加载winsock库并确定winsock版本，系统会把数据填入wsaData中 if ( err != 0 )//初始化winsock失败 { return; } if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )//判断版本匹配 { WSACleanup( ); return; } // AF_INET 表示采用TCP/IP协议族 // SOCK_STREAM 表示采用TCP协议 // 0是通常的默认情况 SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY对本地任意ip地址，inet_addr("0.0.0.0") addrSrv.sin_family=AF_INET;// TCP/IP协议族 addrSrv.sin_port=htons(6000);//socket对应的端口 //sockaddr常用于bind、connect、recvfrom、sendto等函数的参数，指明地址信息，是一种通用的套接字地址，与sockaddr_in二者长度一样 bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); 将socket绑定到某个IP和端口（IP标识主机，端口标识通信进程） listen(sockSrv,5);// 将socket设置为监听模式，5表示等待连接队列的最大长度 //一般先把sockaddr_in变量赋值后，强制类型转换后传入用sockaddr做参数的函数：sockaddr_in用于socket定义和赋值；sockaddr用于函数参数。 SOCKADDR_IN addrClient; int len=sizeof(SOCKADDR); SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);//第二个参数接收的是客户端的connect中的第二个参数server time_t t; time(&t);//聊天时间 // sockSrv为监听状态下的socket // &addrClient是缓冲区地址，保存了客户端的IP和端口等信息 // len是包含地址信息的长度 // 如果客户端没有启动，那么程序一直停留在该函数处 // accept(sListen , (struct sockaddr*)&client , &iAddrSize) //服务器和客户端之间正常的传输 char sendBuf[50]; char pd; sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!我们开始对话吧！",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));//inet_ntoa(addrClient.sin_addr)表示客户端的IP地址 send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf),0);// 发送数据到客户端，最后一个参数一般设置为0 _beginthread(input,0,sockConn); while(1) { char recvBuf[50]="";//清空之前存储的数据 int n=recv(sockConn,recvBuf,50,0);// 接收客户端数据，最后一个参数一般设置为0 if(n<0)//客户端停止 { printf("%s%s\n",ctime(&t),"客户端:"); printf("%s","客户端已离线，您也可以选择退出关闭对话框下线！"); _endthread(); break; } printf("%s%s\n",ctime(&t),"客户端消息:"); printf("%s\n",recvBuf);//输出服务器端从客户端接收的数据 } closesocket(sockConn); }
客户端
#include <stdio.h> #include <Winsock2.h> #pragma comment (lib,"ws2_32.lib") #include <time.h> #include <process.h> //客户端 void input(SOCKET sockClient)//客户端输入新线程 { while(1) { char kh[50]=""; printf("客户端输入:"); scanf("%s",kh); send(sockClient,kh,strlen(kh),0); } } void main() { 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; } SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); 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( sClient , (struct sockaddr*)&server , sizeof( server ) ) connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); //服务器和客户端之间正常的传输 time_t t; time(&t);//聊天时间 _beginthread(input,0,sockClient); char beg[50]="Let's begin!"; send(sockClient,beg,strlen(beg),0); while(1) { char recvBuf[50]="";//清空之前存储的数据 int n=recv(sockClient,recvBuf,50,0); if(n<0)//服务器端停止 { printf("%s%s\n",ctime(&t),"服务器:"); printf("%s","服务器已离线，您也可以选择退出关闭对话框下线！"); _endthread(); break; } printf("%s%s\n",ctime(&t),"服务器消息:"); printf("%s\n",recvBuf); } closesocket(sockClient); WSACleanup(); }
