Socket C++ TCP阻塞 非阻塞总结

0、可运行实例及基本知识1、如何设置socket函数的非阻塞调用？2、深入 CSocket 编程之阻塞和非阻塞模式3、SOCKET类的设计和实现 服务器#include stdafx.h#include #include #include #include #include #include #pragma comment(lib, ws2_32.lib)#define SERVPORT 7861 /*服务器监听端口号*/#define MAXDATASIZE 100#define BACKLOG 10using namespace std;std:vector client_fd;char bufMAXDATASIZE; DWORD WINAPI qtPingServerThreadFunc(LPVOID lpThreadParameter);int _tmain(int argc, _TCHAR* argv)SOCKET sockfd; /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */ struct sockaddr_in my_addr; /* 本机地址信息*/ struct sockaddr_in remote_addr; /* 客户端地址信息*/ char szMsg=hello;WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested = MAKEWORD(2,0);err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);if (0 != err)coutSocket failed;return 0;if (LOBYTE(wsaData.wVersion)!= 2 | HIBYTE(wsaData.wVersion) != 0)WSACleanup();return 0;sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (INVALID_SOCKET = sockfd)coutSoket Create Failed;return 0;/*sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);*/if (sockfd = -1) perror( socket创建出错！); exit(1); my_addr.sin_family=AF_INET; my_addr.sin_port=htons(SERVPORT); my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; memset( &(my_addr.sin_zero),0,8);if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &my_addr, sizeof(struct sockaddr) = -1) perror( bind出错！);/exit(1); int n = 0;while(1) if (listen(sockfd, BACKLOG) != -1) int sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); SOCKET nSocket = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &remote_addr, &sin_size);std:vector:iterator itr_end = client_fd.end();std:vector:iterator itr = std:find(client_fd.begin(),itr_end,nSocket);if (itr = itr_end)client_fd.push_back(nSocket);printf( received a connection from %sn, inet_ntoa(remote_addr.sin_addr);DWORD dwPingThreadID;HANDLE hPingHandle = CreateThread(0, 0, qtPingServerThreadFunc, 0, 0, &dwPingThreadID); for (int n = 0;n client_fd.size(); n+)closesocket(client_fdn); client_fd.clear(); DWORD WINAPI qtPingServerThreadFunc(LPVOID lpThreadParameter)while (1)for (int n = 0;n client_fd.size(); n+)int recvbytes;if (recvbytes=recv(client_fdn, buf, MAXDATASIZE, 0) !=-1) bufrecvbytes = 0; printf( Received: %d,%sn,n,buf);send(client_fdn, buf, sizeof(buf), 0);return 0x1001;客户端：#include #pragma comment(lib, ws2_32.lib)using namespace std;#define SERVPORT 7861 /*服务器监听端口号*/#define DEST_IP 192.168.1.35#define MAXDATASIZE 100;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv)int sockfd, recvbytes; char bufMAXDATASIZE; struct hostent *host; struct sockaddr_in serv_addr; struct sockaddr_in dest_addr; /* 目的地址*/ WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested = MAKEWORD(2,0);err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsaData);if (0 != err)couth_addr);*/serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP); memset( &(serv_addr.sin_zero),0,8);if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(struct sockaddr) = -1) perror(connect出错！);/exit(1);char szMsg = hao;int nlen = sizeof(serv_addr);int uIndex = 0;while (1)Sleep(1000);if (send(sockfd, Hello, are connected!n, 23, 0) = -1)coutWSAGetLastError()endl;elsecoutuIndex+:an TCP package is sendedm_hSocketWindow != NULL); return WSAAsyncSelect(m_hSocket, pState-m_hSocketWindow, WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent) != SOCKET_ERROR; 函数参数lEvent表示希望监视的网络事件。 _ afxSockThreadState得到的是当前的模块线程状态，m_ hSocketWindow是本模块在当前线 程的“socket窗口”，指定监视m_hSocket的网络事件，如指定事件发生，给窗口 m_hSocketWindow发送WM_SOCKET_NOTIFY消息。 被指定的网络事件对应的网络I/O将是异步操作，是非阻塞操作。例如：指定FR_READ导致 Receive是一个异步操作，如果不能立即读到数据，则返回一个错误WSAEWOULDBLOCK。在数 据到达之后，WinSock通知窗口m_hSocketWindow，导致OnReceive被调用。 指定FR_WRITE导致Send是一个异步操作，即使数据没有送出也返回一个错误WSAEWOULDBLOCK 。在数据可以发送之后，WinSock通知窗口m_hSocketWindow，导致OnSend被调用。 指定FR_CONNECT导致Connect是一个异步操作，还没有连接上就返回错误信息 WSAEWOULDBLOCK，在连接完成之后，WinSock通知窗口m_hSocketWindow，导致OnConnect被 调用。 对于其他网络事件，就不一一解释了。 所以，使用CAsyncSocket时，如果使用Create缺省创建socket，则所有网络I/O都是异步操 作，进行有关网络I/O时则必须覆盖以下的相关函数： OnAccept、OnClose、OnConnect、OnOutOfBandData、OnReceive、OnSend。 （5）Bind函数 经过上述过程，socket创建完毕，下面，调用Bind函数给m_hSocket指定本地端口和IP地址 。Bind的实现如下： BOOL CAsyncSocket:Bind(UINT nSocketPort, LPCTSTR lpszSocketAddress) USES_CONVERSION; /使用WinSock的地址结构构造地址信息 SOCKADDR_IN sockAddr; memset(&sockAddr,0,sizeof(sockAddr); /得到地址参数的值 LPSTR lpszAscii = T2A(LPTSTR)lpszSocketAddress); /指定是Internet地址类型 sockAddr.sin_family = AF_INET; if (lpszAscii = NULL) /没有指定地址，则自动得到一个本地IP地址 /把32比特的数据从主机字节序转换成网络字节序 sockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); else /得到地址 DWORD lResult = inet_addr(lpszAscii); if (lResult = INADDR_NONE) WSASetLastError(WSAEINVAL); return FALSE; sockAddr.sin_addr.s_addr = lResult; /如果端口为0，则WinSock分配一个端口（10245000） /把16比特的数据从主机字节序转换成网络字节序 sockAddr.sin_port = htons(u_short)nSocketPort); /Bind调用WinSock API函数bind return Bind(SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(sockAddr); 其中：函数参数1指定了端口；参数2指定了一个包含本地地址的字符串，缺省是NULL。 函数Bind首先使用结构SOCKADDR_IN构造地址信息。该结构的域sin_family表示地址格式 （TCP/IP同协议族），赋值为AF_INET（Internet地址格式）；域sin_port表示端口，如果参 数1为0，则WinSock分配一个端口给它，范围在1024和5000之间；域sin_addr是表示地址信 息，它是一个联合体，其中s_addr表示如下形式的字符串，“28.56.22.8”。如果参数没有 指定地址，则WinSock自动地得到本地IP地址（如果有几个网卡，则使用其中一个的地址） 。 （6）总结Create的过程 首先，调用socket函数创建一个socket；然后把创建的socket对象映射到CAsyncSocket对象 （捆绑在一起），指定本socket要通知的网络事件，并创建一个“socket窗口”来接收网络 事件消息，最后，指定socket的本地信息。 下一步，是使用成员函数Connect连接远地主机，配置socket的远地信息。函数Connect类似 于Bind，把指定的远地地址转换成SOCKADDR_IN对象表示的地址信息（包括网络字节序的转 换），然后调用WinSock函数Connect连接远地主机，配置socket的远地端口和远地IP地址。 3.异步网络事件的处理 当网络事件发生时，“socket窗口”接收WM_SOCKET_NOTIFY消息，消息处理函数 OnSocketNotify被调用。“socket窗口”的定义和消息处理是MFC实现的，这里不作详细的 讨论。 OnSocketNotify回调CAsyncSocket的成员函数DoCallBack，DoCallBack调用事件处理函数， 如OnRead、OnWrite等。摘录DoCallBack的一段代码如下： switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam) case FD_READ: DWORD nBytes; /得到可以一次读取的字节数 pSocket-IOCtl(FIONREAD, &nBytes); if (nBytes != 0) pSocket-OnReceive(nErrorCode); break; case FD_WRITE: pSocket-OnSend(nErrorCode); break; case FD_OOB: pSocket-OnOutOfBandData(nErrorCode); break; case FD_ACCEPT: pSocket-OnAccept(nErrorCode); break; case FD_CONNECT: pSocket-OnConnect(nErrorCode); break; case FD_CLOSE: pSocket-OnClose(nErrorCode); break; lParam是WM_SOCKET_NOFITY的消息参数，OnSocketNotify传递给函数DoCallBack，表示通知 事件。 函数IOCtl是CAsyncSocket的成员函数，用来对socket的I/O进行控制。这里的使用表示本次 调用Receive函数至多可以读nBytes个字节。 从上面的讨论可以看出，从创建socket到网络I/O，CAsyncSocket直接封装了低层的WinSock API，简化了WinSock编程，实现了一个异步操作的界面。如果希望某个操作是阻塞操作，则 在调用Create时不要指定该操作对应的网络事件。例如，希望Connect和Send是阻塞操作， 在任务完成之后才返回，则可以使用如下的语句： pSocket-Create(0, SOCK_STREAM, FR_WRITE|FR_OOB|FR_ACCEPT|FR_CLOSE); 这样，在Connect和Send时，如果是用户界面线程的话，可能阻塞线程消息循环。所以，最 好在工作者线程中使用阻塞操作。 2.CSocket 如果希望在用户界面线程中使用阻塞socket，则可以使用CSocket。它在非阻塞socket基础之上实 现了阻塞操作，在阻塞期间实现了消息循环。 对于CSocket，处理网络事件通知的函数OnAccept、OnClose、OnReceive仍然可以使用， OnConnect、OnSend在CSocket中永远不会被调用，另外OnOutOfBandData在CSocket中不鼓励使用 。 CSocket对象在调用Connect、Send、Accept、Close、Receive等成员函数后，这些函数在完成任 务之后（连接被建立、数据被发送、连接请求被接收、socket被关闭、数据被读取）之后才会返 回。因此，Connect和Send不会导致OnConnect和OnSend被调用。如果覆盖虚拟函数OnReceive、 OnAccept、OnClose，不主动调用Receive、Accept、Close，则在网络事件到达之后导致对应的虚 拟函数被调用，虚拟函数的实现应该调用Receive、Accept、Close来完成操作。下面，就一个函 数Receive来考察CSocket如何实现阻塞操作和消息循环的。 int CSocket:Receive(void* lpBuf, int nBufLen, int nFlags) /m_pbBlocking是CSocket的成员变量，用来标识当前是否正在进行 /阻塞操作。但不能同时进行两个阻塞操作。 if (m_pbBlocking != NULL) WSASetLastError(WSAEINPROGRESS); return FALSE; /完成数据读取 int nResult; while (nResult = CAsyncSocket:Receive(lpBuf, nBufLen, nFlags) = SOCKET_ERROR) if (GetLastError() = WSAEWOULDBLOCK) /进入消息循环，等待网络事件FD_READ if (!PumpMessages(FD_READ) return SOCKET_ERROR; else return SOCKET_ERROR; return nResult; 其中： 参数1指定一个缓冲区保存读取的数据；参数2指定缓冲区的大小；参数3取值MSG_PEEK（数据拷贝 到缓冲区，但不从输入队列移走），或者MSG_OOB（处理带外数据），或者MSG_PEEK|MSG_OOB。 Receive函数首先判断当前CSocket对象是否正在处理一个阻塞操作，如果是，则返回错误 WSAEINPROGRESS；否则，开始数据读取的处理。 读取数据时，如果基类CAsyncSocket的Receive读取到了数据，则返回；否则，如果返回一个错误 ，而且错误号是WSAEWOULDBLOCK，则表示操作阻塞，于是调用PumpMessage进入消息循环等待数据 到达（网络事件FD_READ发生）。数据到达之后退出消息循环，再次调用CAsyncSocket的Receive 读取数据，直到没有数据可读为止。 PumpMessages是CSocket的成员函数，它完成以下工作： （1）设置m_pbBlocking，表示进入阻塞操作。 （2）进行消息循环，如果有以下事件发生则退出消息循环：收到指定定时器的定时事件消息 WM_TIMER，退出循环，返回TRUE；收到发送给本socket的消息WM_SOCKET_NOTIFY，网络事件 FD_CLOSE或者等待的网络事件发生，退出循环，返回TRUE；发送错误或者收到WM_QUIT消息，退出 循环，返回FALSE； （3）在消息循环中，把WM_SOCKET_DEAD消息和发送给其他socket的通知消息WM_SOCKET_NOFITY放 进模块线程状态的通知消息列表m_listSocketNotifications，在阻塞操作完成之后处理；对其他 消息，则把它们送给目的窗口的窗口过程处理。 3.CSocketFile MFC还提供了一个网络编程模式，可以充分利用CSocket的特性。该模式的基础是CSocketFile类。 使用方法如下： 首先，构造一个CSocket对象；调用Create函数创建一个socket对象（SOCK_STREAM类型）。 接着，如果是客户程序，调用Connect连接到远地主机；如果是服务器程序，先调用Listen监听 socket端口，收到连接请求后调用Accept接收请求。 然后，创建一个和CSocket对象关联的CSocketFile对象，创建一个和CSocketFile对象关联的 CArchive对象，指定CArchive对象是用于读或者写。如果既要读又要写，则创建两个CArchive对 象。 创建工作完成之后，