C++ Socket實現TCP與UDP網絡編程
前言
socket編程分為TCP和UDP兩個模塊,其中TCP是可靠的、安全的,常用於發送文件等,而UDP是不可靠的、不安全的,常用作視頻通話等。
如下圖:
頭文件與庫:
#include <WinSock2.h> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
準備工作:
創建工程後,首先右鍵工程,選擇屬性
然後選擇 C/C++ – 預處理器 – 預處理器定義
將字符串 _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS 添加到裡面去,點擊應用即可!
TCP
連接過程圖:
創建tcp服務器和客戶端都是按照上圖的步驟來操作的!
1). 服務器
初始化套接字庫
對應圖中socket()
WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; // 設置版本,可以理解為1.1 wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例:MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 將a左移8位變成高位與b合並起來 // 啟動 err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);
創建tcp套接字
對應圖中socket()
// AF_INET:ipv4 AF_INET6:ipv6 SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
綁定到本機
對應圖中bind()
// 準備綁定信息 SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); // 設置綁定網卡 addrSrv.sin_family = AF_INET; // 設置綁定網絡模式 addrSrv.sin_port = htons(6000); // 設置綁定端口 // hton: host to network x86:小端 網絡傳輸:htons大端 // 綁定到本機 int retVal = bind(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
監聽
對應圖中listen()
// 同時能接收10個鏈接,主要看參數二的設置個數 listen(sockSrv, 10);
接收連接請求,返回針對客戶端的套接字
對應圖中accept()
SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrCli, &len);
發送數據
對應圖中write()
sprintf_s(sendBuf, "hello client!\n"); int iSend = send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0);
接收數據
對應圖中read()
recv(sockConn, recvBuf, 100, 0);
關閉套接字
對應圖中close()
closesocket(sockConn);
清理套接字庫
WSACleanup();
具體實現代碼:
#include <iostream> #include <stdio.h> #include <WinSock2.h> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") int main(void) { // 1.初始化套接字庫 WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; // 設置版本,可以理解為1.1 wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例:MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 將a左移8位變成高位與b合並起來 // 啟動 err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); if (err != 0) { return err; } // 檢查:網絡低位不等於1 || 網絡高位不等於1 if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) { // 清理套接字庫 WSACleanup(); return -1; } // 2.創建tcp套接字 // AF_INET:ipv4 AF_INET6:ipv6 SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 準備綁定信息 SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); // 設置綁定網卡 addrSrv.sin_family = AF_INET; // 設置綁定網絡模式 addrSrv.sin_port = htons(6000); // 設置綁定端口 // hton: host to network x86:小端 網絡傳輸:htons大端 // 3.綁定到本機 int retVal = bind(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); if (retVal == SOCKET_ERROR) { printf("Failed bind:%d\n", WSAGetLastError()); return -1; } // 4.監聽,同時能接收10個鏈接 if (listen(sockSrv, 10) == SOCKET_ERROR) { printf("Listen failed:%d", WSAGetLastError()); return -1; } std::cout << "Server start at port: 6000" << std::endl; SOCKADDR_IN addrCli; int len = sizeof(SOCKADDR); char recvBuf[100]; char sendBuf[100]; while (1) { // 5.接收連接請求,返回針對客戶端的套接字 SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrCli, &len); if (sockConn == SOCKET_ERROR) { //printf("Accept failed:%d", WSAGetLastError()); std::cout << "Accept failed: " << WSAGetLastError() << std::endl; break; } //printf("Accept client IP:[%s]\n", inet_ntoa(addrCli.sin_addr)); std::cout << "Accept client IP: " << inet_ntoa(addrCli.sin_addr) << std::endl; // 6.發送數據 sprintf_s(sendBuf, "hello client!\n"); int iSend = send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); if (iSend == SOCKET_ERROR) { std::cout << "send failed!\n"; break; } // 7.接收數據 recv(sockConn, recvBuf, 100, 0); std::cout << recvBuf << std::endl; // 關閉套接字 closesocket(sockConn); } // 8.關閉套接字 closesocket(sockSrv); // 9.清理套接字庫 WSACleanup(); return 0; }
2). 客戶端
初始化套接字庫
對應圖中socket()
WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; // 可以理解為1.1 wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例:MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 將a左移8位變成高位與b合並起來 // 啟動 err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); // 創建TCP套接字 SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
連接服務器
對應圖中connect()
// 連接服務器 int err_log = connect(sockCli, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
發送數據到服務器
對應圖中write()
char sendBuf[] = "你好,服務器,我是客戶端!"; send(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0);
接收服務器的數據
對應圖中read()
char recvBuf[100]; recv(sockCli, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0);
關閉套接字並清除套接字庫
對應圖中close()
closesocket(sockCli); WSACleanup();
具體實現代碼:
#include <iostream> #include <WinSock2.h> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") int main(void) { // 1.初始化套接字庫 WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; // 可以理解為1.1 wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例:MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 將a左移8位變成高位與b合並起來 // 啟動 err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); if (err != 0) { return err; } // 檢查:網絡地位不等於1 || 網絡高位不等於1 if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) { // 清理套接字庫 WSACleanup(); return -1; } // 創建TCP套接字 SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 服務器地址 addrSrv.sin_port = htons(6000); // 端口號 addrSrv.sin_family = AF_INET; // 地址類型(ipv4) // 2.連接服務器 int err_log = connect(sockCli, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); if (err_log == 0) { printf("連接服務器成功!\n"); } else { printf("連接服務器失敗!\n"); return -1; } char recvBuf[100]; char sendBuf[] = "你好,服務器,我是客戶端!"; // 3.發送數據到服務器 send(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); // 4.接收服務器的數據 recv(sockCli, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0); std::cout << recvBuf << std::endl; // 5.關閉套接字並清除套接字庫 closesocket(sockCli); WSACleanup(); system("pause"); return 0; }
運行效果:
3). TCP聊天小項目
下面是根據上面的代碼修改的一個聊天小項目(使用到瞭多線程)
隻有一個服務器,服務器一直開啟等待客戶端連接;
客戶都安可以開啟多個,且可以一直連續的與服務器進行發送接收消息;
服務器給客戶端發送數據,得通過1 – 9來區分到底給那個客戶端發送消息,例如給第二個客戶端發送消息:2你好,客戶端
客戶端那邊接收到的數據是:你好,客戶端
服務器代碼:
#include <iostream> #include <WinSock2.h> #include <stdio.h> #include <Windows.h> #include <process.h> #include <vector> #include <conio.h> #include <string.h> #include <string> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") SOCKET sockSrv; std::vector<SOCKET> vec_sockConn; std::vector<SOCKADDR_IN> vec_sockaddr_in; std::vector<int> vec_sockIndex; // 這個結構體用作線程參數 typedef struct SERVER_CLIENT { SOCKET server; SOCKADDR_IN client; int clientIndex; }SC; // 判斷有沒有斷開連接 bool IsSocketClosed(SOCKET clientSocket) { bool ret = false; HANDLE closeEvent = WSACreateEvent(); WSAEventSelect(clientSocket, closeEvent, FD_CLOSE); DWORD dwRet = WaitForSingleObject(closeEvent, 0); if (dwRet == WSA_WAIT_EVENT_0) ret = true; else if (dwRet == WSA_WAIT_TIMEOUT) ret = false; WSACloseEvent(closeEvent); return ret; } // 接收請求 unsigned int WINAPI ThreadAccept(LPVOID p) { static int i = 0; while (1) { SOCKADDR_IN addrCli; int len = sizeof(SOCKADDR); // 5.接收連接請求,返回針對客戶端的套接字 SOCKET sockConn = accept(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrCli, &len); if (sockConn == SOCKET_ERROR) { printf("Accept failed:%d", WSAGetLastError()); } // 存儲當前服務器與客戶端 連接綁定的socket vec_sockIndex.emplace_back(i++); vec_sockaddr_in.emplace_back(addrCli); vec_sockConn.emplace_back(sockConn); printf("\033[0;%d;40m客戶端[%d]上線\033[0m\n", 31, i); } return 0; } unsigned int WINAPI _ThreadRecv(LPVOID p) { char recvBuf[100]; memset(recvBuf, 0, 100); SC _sc = *(SC *)p; while (1) { Sleep(20); if (IsSocketClosed(_sc.server) == true) { printf("客戶端 [%d] 斷開連接!\n", _sc.clientIndex + 1); break; } // 接收數據 recv(_sc.server, recvBuf, 100, 0); if (strlen(recvBuf) == 0) { continue; } printf("接收到客戶端 [%d] 的消息:%s\n", _sc.clientIndex + 1, recvBuf); memset(recvBuf, 0, 100); } return 0; } unsigned int WINAPI ThreadRecv(LPVOID p) { static int index = 0; while (1) { // 還沒有客戶端與服務器進行連接 if (vec_sockConn.size() == 0) { continue; } // 接收線程已經開啟和客戶端個數相等 if (vec_sockConn.size() == index) { continue; } SC sc; sc.server = vec_sockConn.at(index); sc.client = vec_sockaddr_in.at(index); sc.clientIndex = vec_sockIndex.at(index); HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, _ThreadRecv, (void *)&sc, 0, NULL); index++; Sleep(20); } return 0; } int main(void) { // 1.初始化套接字庫 WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; // 設置版本,可以理解為1.1 wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例:MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 將a左移8位變成高位與b合並起來 // 啟動 err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); if (err != 0) { return err; } // 檢查:網絡低位不等於1 || 網絡高位不等於1 if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) { // 清理套接字庫 WSACleanup(); return -1; } // 2.創建tcp套接字 // AF_INET:ipv4 AF_INET6:ipv6 sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 準備綁定信息 SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); // 設置綁定網卡 addrSrv.sin_family = AF_INET; // 設置綁定網絡模式 addrSrv.sin_port = htons(6000); // 設置綁定端口 // hton: host to network x86:小端 網絡傳輸:htons大端 // 3.綁定到本機 int retVal = bind(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); if (retVal == SOCKET_ERROR) { printf("Failed bind:%d\n", WSAGetLastError()); return -1; } // 4.監聽,同時接收10個鏈接 if (listen(sockSrv, 10) == SOCKET_ERROR) { printf("Listen failed:%d", WSAGetLastError()); return -1; } std::cout << "Server start at port: 6000" << std::endl; // 線程句柄 // 創建線程 HANDLE hThread_1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadAccept, NULL, 0, NULL); HANDLE hThread_2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadRecv, NULL, 0, NULL); //uiInit(); //editPrint(0, ">"); char sendBuf[100]; while (1) { //printf("請輸入發送內容:"); char c = getchar(); // 輸入發送給誰 scanf_s("%s", sendBuf, 100); // 輸入發送的內容 if (strlen(sendBuf) == 0) { printf("輸入內容為空或者超長!\n"); } // 1 至 9 if (c < '1' || c > '9' || vec_sockConn.size() == 0 || c - '0' >= vec_sockConn.size() + 1) { while ((c = getchar()) != '\n'); // 清空輸入緩沖區 memset(sendBuf, 0, 100); printf("輸入內容不符合規則!\n"); continue; } // 發送數據 int index = --c - '0'; // 因為下標是從零開始的,所以c要先自減 int iSend = send(vec_sockConn.at(index) , sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); if (iSend == SOCKET_ERROR) { std::cout << "send failed!\n"; break; } memset(sendBuf, 0, 100); while ((c = getchar()) != '\n'); // 清空輸入緩沖區 } // 關閉套接字 std::vector<SOCKET>::iterator it = vec_sockConn.begin(); for (; it != vec_sockConn.end(); it++) { closesocket((SOCKET)(*it)); } WaitForSingleObject(hThread_1, INFINITE); WaitForSingleObject(hThread_2, INFINITE); CloseHandle(hThread_1); CloseHandle(hThread_2); // 7.關閉套接字 closesocket(sockSrv); // 8.清理套接字庫 WSACleanup(); return 0; }
客戶端:
#include <iostream> #include <WinSock2.h> #include <process.h> #include <stdio.h> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") SOCKET sockCli; // 判斷有沒有斷開連接 bool IsSocketClosed(SOCKET clientSocket) { bool ret = false; HANDLE closeEvent = WSACreateEvent(); WSAEventSelect(clientSocket, closeEvent, FD_CLOSE); DWORD dwRet = WaitForSingleObject(closeEvent, 0); if (dwRet == WSA_WAIT_EVENT_0) ret = true; else if (dwRet == WSA_WAIT_TIMEOUT) ret = false; WSACloseEvent(closeEvent); return ret; } unsigned int WINAPI ThreadRecv(LPVOID p) { char recvBuf[100]; memset(recvBuf, 0, 100); while (1) { Sleep(20); if (IsSocketClosed(sockCli) == true) { printf("服務器 斷開連接!\n"); break; } // 接收服務器的數據 recv(sockCli, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0); if (strlen(recvBuf) == 0) continue; std::cout << recvBuf << std::endl; memset(recvBuf, 0, 100); } return 0; } int main(void) { // 1.初始化套接字庫 WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; // 可以理解為1.1 wVersion = MAKEWORD(1, 1); // 例:MAKEWORD(a, b) --> b | a << 8 將a左移8位變成高位與b合並起來 // 啟動 err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); if (err != 0) { return err; } // 檢查:網絡地位不等於1 || 網絡高位不等於1 if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) { // 清理套接字庫 WSACleanup(); return -1; } // 創建TCP套接字 sockCli = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 服務器地址 addrSrv.sin_port = htons(6000); // 端口號 addrSrv.sin_family = AF_INET; // 地址類型(ipv4) // 連接服務器 int err_log = connect(sockCli, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); if (err_log == 0) { printf("連接服務器成功!\n"); } else { printf("連接服務器失敗!\n"); return -1; } // 線程句柄 // 創建線程 HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadRecv, NULL, 0, NULL); char sendBuf[100]; while (1) { //printf("請輸入發送內容:"); scanf_s("%s", sendBuf, 100); // 發送數據到服務器 send(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); memset(sendBuf, 0, 100); char c; while ((c = getchar()) != '\n'); } WaitForSingleObject(hThread, INFINITE); CloseHandle(hThread); // 關閉套接字並清除套接字庫 closesocket(sockCli); WSACleanup(); system("pause"); return 0; }
運行效果:
UDP
UDP就比較簡單瞭,步驟比tcp要少一些。
連接過程圖:
1). 服務器
初始化套接字庫
WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; wVersion = MAKEWORD(1, 1);
創建套接字
SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
綁定
// SOCKADDR_IN addrSrv; 省略瞭定義和賦值 bind(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
接收數據
char recvBuf[100]; recvfrom(sockSrv, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR *)&addrCli, &len);
發送數據
char sendBuf[] = "hello Client,I'm Server!\n"; sendto(sockSrv, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR *)&addrCli, len);
關閉
closesocket(sockSrv); WSACleanup();
具體實現代碼:
#include <WinSock2.h> #include <iostream> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") int main(void) { // 初始化套接字庫 WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; wVersion = MAKEWORD(1, 1); err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); if (err != 0) { return err; } if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) { WSACleanup(); return -1; } // 創建套接字 SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); SOCKADDR_IN addrSrv; addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); addrSrv.sin_family = AF_INET; addrSrv.sin_port = htons(6001); // 綁定到本機6001端口 bind(sockSrv, (SOCKADDR *)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR)); // 接收請求,處理請求 SOCKADDR_IN addrCli; int len = sizeof(SOCKADDR); char sendBuf[] = "hello Client,I'm Server!\n"; char recvBuf[100]; std::cout << "start UDP server with port 6001" << std::endl; while (1) { // 接收數據 recvfrom(sockSrv, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR *)&addrCli, &len); std::cout << "Recv:" << recvBuf << std::endl; // 發送數據 sendto(sockSrv, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR *)&addrCli, len); std::cout << "Send:" << sendBuf << std::endl; } closesocket(sockSrv); WSACleanup(); return 0; }
2). 客戶端
初始化套接字庫
WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; wVersion = MAKEWORD(1, 1);
創建UDP套接字
SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); SOCKADDR_IN addrSrv;
接收數據
char recvBuf[100]; recvfrom(sockCli, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR *)&addrCli, &len);
發送數據
char sendBuf[] = "hello Client,I'm Server!\n"; sendto(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR *)&addrSrv, len);
關閉
closesocket(sockSrv); WSACleanup();
具體實現代碼:
#include <WinSock2.h> #include <iostream> #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") int main(void) { // 初始化套接字庫 WORD wVersion; WSADATA wsaData; int err; wVersion = MAKEWORD(1, 1); err = WSAStartup(wVersion, &wsaData); if (err != 0) { return err; } if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) { WSACleanup(); return -1; } // 創建UDP套接字 SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 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(6001); SOCKADDR_IN addrCli; int len = sizeof(SOCKADDR); char sendBuf[] = "hello, I'm Client!\n"; char recvBuf[100]; std::cout << "send to Server: " << sendBuf << std::endl; sendto(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR *)&addrSrv, len); recvfrom(sockCli, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR *)&addrCli, &len); std::cout << "recv from: " << recvBuf << std::endl; closesocket(sockCli); WSACleanup(); system("pause"); return 0; }
運行效果:
總結
socket的具體細節用法我不太清楚,現階段也隻是熟悉TCP的一些簡單操作,UDP的話也還不是太懂,不懂的是不知道在具體項目中該如何進行使用它們。
那個TCP的小項目也隻是自己琢磨搞出來的,不知掉具體項目會不會這樣去寫!
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