Winsock 操作指南

这是一份非常全面且易于理解的 Winsock 操作指南。它将引导你从零开始理解如何使用 Winsock API 进行网络编程。

Winsock 编程指南：从入门到掌握

Winsock (Windows Sockets) 是 Windows 平台上的标准网络编程接口，它允许应用程序通过网络进行通信（如 TCP/IP）。它是对 Berkeley Sockets 的扩展，并添加了一些 Windows 特有的特性。

核心概念：TCP vs UDP

在开始之前，必须理解两种主要的传输协议：

Winsock 编程基本步骤

下面我们以最常见的 TCP 协议为例，详细说明客户端和服务器端的编程步骤。

第一部分：TCP 服务器端流程

服务器端的角色是“监听”并等待客户端的连接。

1. 初始化 Winsock (WSAStartup)
   在任何 Winsock 函数之前，必须初始化 Winsock DLL。

   #include <winsock2.h>
   #include <ws2tcpip.h>
   #pragma comment(lib, "ws2_32.lib") // 链接 Winsock 库int main() {WSADATA wsaData;int result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData); // 请求 2.2 版本if (result != 0) {printf("WSAStartup failed: %d\n", result);return 1;}// ... 你的代码 ...WSACleanup(); // 程序结束前清理return 0;
   }
   

2. 创建监听套接字 (socket)
   创建一个用于监听的套接字。

   SOCKET ListenSocket = socket(AF_INET,      // IPv4 地址族SOCK_STREAM,  // 流式套接字 (TCP)IPPROTO_TCP); // TCP 协议
   if (ListenSocket == INVALID_SOCKET) {printf("Error at socket(): %ld\n", WSAGetLastError());WSACleanup();return 1;
   }
   

3. 绑定套接字到本地地址和端口 (bind)
   告诉系统这个套接字在哪个 IP 地址 和 端口 上监听。

   sockaddr_in serverAddr;
   serverAddr.sin_family = AF_INET;
   serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // INADDR_ANY，监听所有本地IP
   serverAddr.sin_port = htons(8080); // 将主机字节序的端口号转换为网络字节序if (bind(ListenSocket, (SOCKADDR*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR) {printf("bind failed with error: %ld\n", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;
   }
   

4. 开始监听 (listen)
   将套接字置于监听状态，等待客户端连接。

   if (listen(ListenSocket, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR) {printf("Listen failed with error: %ld\n", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;
   }
   printf("Server is listening on port 8080...\n");
   

5. 接受客户端连接 (accept)
   这是一个阻塞调用，它会一直等待，直到有客户端连接上来。成功后，它会返回一个新的套接字用于与这个特定的客户端通信。

   SOCKET ClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);
   if (ClientSocket == INVALID_SOCKET) {printf("accept failed: %ld\n", WSAGetLastError());closesocket(ListenSocket);WSACleanup();return 1;
   }
   printf("Client connected!\n");
   // 监听套接字可以继续用于 accept 其他新连接
   

6. 与客户端通信 (recv / send)
   使用 accept 返回的新套接字来接收和发送数据。

   char recvbuf[512];
   int recvbuflen = 512;
   int iResult;// 接收数据
   iResult = recv(ClientSocket, recvbuf, recvbuflen, 0);
   if (iResult > 0) {printf("Bytes received: %d\n", iResult);recvbuf[iResult] = '\0'; // 添加字符串结束符printf("Message: %s\n", recvbuf);// 发送回同样的数据 (Echo)iResult = send(ClientSocket, recvbuf, iResult, 0);if (iResult == SOCKET_ERROR) {printf("send failed: %ld\n", WSAGetLastError());}
   } else if (iResult == 0) {printf("Connection closing...\n");
   } else {printf("recv failed: %ld\n", WSAGetLastError());
   }
   

7. 关闭连接和清理 (shutdown, closesocket, WSACleanup)
   通信结束后，优雅地关闭连接。

   // 不再发送数据
   shutdown(ClientSocket, SD_SEND);
   // 清理客户端套接字
   closesocket(ClientSocket);
   // 清理监听套接字
   closesocket(ListenSocket);
   // 清理 Winsock
   WSACleanup();
   

第二部分：TCP 客户端流程

客户端的角色是主动“连接”到服务器。

1. 初始化 Winsock (WSAStartup)
   （与服务器端完全相同）

2. 创建套接字 (socket)
   （与服务器端完全相同）

3. 连接至服务器 (connect)
   使用服务器的 IP 地址和端口发起连接。

   sockaddr_in clientService;
   clientService.sin_family = AF_INET;
   inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &clientService.sin_addr); // 服务器IP，此处为本机
   clientService.sin_port = htons(8080); // 服务器端口if (connect(ClientSocket, (SOCKADDR*)&clientService, sizeof(clientService)) == SOCKET_ERROR) {printf("Failed to connect: %ld\n", WSAGetLastError());closesocket(ClientSocket);WSACleanup();return 1;
   }
   printf("Connected to server!\n");
   

4. 与服务器通信 (send / recv)
   连接成功后，即可使用 send 和 recv 进行通信。

   char *sendbuf = "Hello, Server!";
   char recvbuf[512];
   int recvbuflen = 512;// 发送数据
   iResult = send(ClientSocket, sendbuf, (int)strlen(sendbuf), 0);
   if (iResult == SOCKET_ERROR) {printf("send failed: %ld\n", WSAGetLastError());closesocket(ClientSocket);WSACleanup();return 1;
   }
   printf("Bytes Sent: %ld\n", iResult);// 关闭发送通道，表示客户端不再发送数据
   shutdown(ClientSocket, SD_SEND);// 接收服务器返回的数据
   do {iResult = recv(ClientSocket, recvbuf, recvbuflen, 0);if (iResult > 0) {printf("Bytes received: %d\n", iResult);recvbuf[iResult] = '\0';printf("Echo from server: %s\n", recvbuf);} else if (iResult == 0) {printf("Connection closed by server\n");} else {printf("recv failed: %ld\n", WSAGetLastError());}
   } while (iResult > 0);
   

5. 关闭连接和清理
   （与服务器端相同）

第三部分：UDP 编程简析

UDP 编程更简单，因为它不需要连接。

• 服务器端：socket() -> bind() -> recvfrom() / sendto()
• 客户端：socket() -> sendto() / recvfrom()

关键区别在于使用 recvfrom 和 sendto，它们包含了对方的地址信息。

服务器端接收示例：

sockaddr_in senderAddr;
int senderAddrSize = sizeof(senderAddr);
char recvbuf[512];// recvfrom 会阻塞直到收到数据，并告诉你数据来自哪里
iResult = recvfrom(ServerSocket, recvbuf, 512, 0, (SOCKADDR*)&senderAddr, &senderAddrSize);
if (iResult != SOCKET_ERROR) {// 收到数据后，可以用 senderAddr 中的地址信息回复对方sendto(ServerSocket, recvbuf, iResult, 0, (SOCKADDR*)&senderAddr, senderAddrSize);
}

错误处理与最佳实践

1. 始终检查返回值：几乎所有 Winsock 函数调用后都应检查是否出错。
2. 使用 WSAGetLastError()：这是获取详细错误代码的关键函数。
3. 处理阻塞：默认情况下，accept, recv, connect 等调用是阻塞的（程序会停在那里等待）。对于高级应用，可以使用 异步 I/O (IOCP) 或 非阻塞套接字 配合 select() 函数来实现高性能并发。
4. 字节序转换：使用 htons, htonl, ntohs, ntohl 函数在主机字节序和网络字节序（大端序）之间转换。
5. 新版地址转换：优先使用 inet_pton (Presentation to Network) 和 inet_ntop 来代替过时的 inet_addr 和 inet_ntoa。

总结

Winsock 编程的核心模式可以概括为：

希望这份指南能帮助你顺利开始 Winsock 网络编程！从简单的 TCP Echo 服务器开始实践是最好的学习方式。