Unix和Windows跨系统通讯编程

Unix和Windows跨系统通讯编程 [文章信息] 作者: 张勤　李华春 时间: 2003-05-24 出处: 天极论坛 责任编辑: 方舟 [文章导读] 本文介绍了套接字（Socket）的基本概念及编程技术，并结合实例说明在Unix和Windows下如何用套接字实现客户/服务器方式的通讯编程...... 硬件 ·72幅ATI壁纸巨献 饭A的节日 硬件 ·降价之年 为LCD显示器之崛起 数码 ·手中的美丽 摄影师最爱的单反 数码 ·积毁销骨 05年谁让iPod消亡 笔记本 ·04笔记本产业 铁打营盘流水兵 笔记本 ·征文投票正在进行 大奖等你拿 软件 ·[办公软件] 专题教程精选 软件 ·天极2004网络安全年度综述 游戏 ·魔兽争霸III 精美手工稿 游戏 ·04-05《圣斗士天界篇》月历 e时代 ·组图:明星比基尼挑战性感极限 e时代 ·组图:妓女电影另类排行榜 下载 ·2005年考研复习资料下载 下载 ·天极下载：邮件工具集合 Club ·测试：你能当CEO吗? Blog ·数码相机的等效感光度 Blog ·男性应知道的衬衫基本常识 Blog ·我遇到的电脑白痴汇总 硬件 ·72幅ATI壁纸巨献 饭A的节日 硬件 ·降价之年 为LCD显示器之崛起 数码 ·手中的美丽 摄影师最爱的单反 数码 ·积毁销骨 05年谁让iPod消亡 笔记本 ·04笔记本产业 铁打营盘流水兵 笔记本 ·征文投票正在进行 大奖等你拿 软件 ·[办公软件] 专题教程精选 软件 ·天极2004网络安全年度综述 游戏 ·魔兽争霸III 精美手工稿 游戏 ·04-05《圣斗士天界篇》月历 e时代 ·组图:明星比基尼挑战性感极限 e时代 ·组图:妓女电影另类排行榜 下载 ·2005年考研复习资料下载 下载 ·天极下载：邮件工具集合 Club ·测试：你能当CEO吗? Blog ·数码相机的等效感光度 Blog ·男性应知道的衬衫基本常识 Blog ·我遇到的电脑白痴汇总 硬件 ·72幅ATI壁纸巨献 饭A的节日 硬件 ·降价之年 为LCD显示器之崛起 数码 ·手中的美丽 摄影师最爱的单反 数码 ·积毁销骨 05年谁让iPod消亡 笔记本 ·04笔记本产业 铁打营盘流水兵 笔记本 ·征文投票正在进行 大奖等你拿 软件 ·[办公软件] 专题教程精选 软件 ·天极2004网络安全年度综述 游戏 ·魔兽争霸III 精美手工稿 游戏 ·04-05《圣斗士天界篇》月历 e时代 ·组图:明星比基尼挑战性感极限 e时代 ·组图:妓女电影另类排行榜 下载 ·2005年考研复习资料下载 下载 ·天极下载：邮件工具集合 Club ·测试：你能当CEO吗? Blog ·数码相机的等效感光度 Blog ·男性应知道的衬衫基本常识 Blog ·我遇到的电脑白痴汇总		advertisement · 1元搞定价值千元的数码，注册有大奖 · CN域名买一送一 · 智能手机的颠峰 · iriver白色圣诞双重惊喜 · 奥美嘉风暴来袭，豪礼连环送 · 理光万元水晶疯狂送 · 买HP台式机，中40G移动硬盘 · 超清晰免费和MM亲密私语 · 思科IP电话应用精彩动画演示 · 免费试用灵信网站 热点推荐 · 11.15软件精选 制作MSI文件 · 闪客五周年之闪客光荣榜 · 用Winamp“品尝”无限音乐 · 网络加、解密的技术应用 · 闪客五周年之闪客光荣榜：zoron
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摘　要　本文介绍了套接字（Socket）的基本概念及编程技术，并结合实例说明在Unix和Windows下如何用套接字实现客户/服务器方式的通讯编程。 　　关键词　Berkeley Sockets Windows Sockets 通讯编程 　　一、 前言 　　随着Internet的不断发展，客户机/服务器模型得到了广泛的应用。客户应用程序向服务器程序请求服务。一个服务程序通常在一个众所周知的端口监听对服务的请求，也就是说，服务进程一直处于休眠状态，直到一个客户对这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻，服务程序被“惊醒”并且为客户提供服务或对客户的请求作出适当的反应。　　 Unix最早是由美国贝尔实验室发明的一种多用户、多任务的通用操作系统，由于 Unix具有技术成熟、可靠性高、网络和数据库功能强、伸缩性突出和开发性好的特色，可满足各行各业的实际需要，特别是企业重要业务的需要，已经成为主要的工作平台和重要的企业操作平台，而微软公司的 Windows操作系统用户界面友好，安装、使用也比较方便，应用软件丰富，在个人PC机上成为主流操作系统。因此服务端使用 Unix，客户端使用 Windows能充分利用它们各自的优点，这也是今后发展的一个趋势。 　　同时，金融行业的中间业务发展迅速，银行主机采用 Unix系统，而各代收代付单位多采用 Windows或 WindowsNT系统，在它们之间传输数据文件也涉及跨系统通讯的问题，通过套接字 Socket能方便地实现 Unix和 Windows的跨系统通讯，本文拟就这一问题作一探讨。 　　二、 SOCKET简介 　　TCP/IP是计算机互连最常使用的网络通讯协议， TCP/IP的核心部分由网络操作系统的内核实现，应用程序通过编程接口来访问 TCP/IP，见下图： 图1　应用程序与Windows Socket关系图 　　七十年代中，美国国防部高研署（DARPA）将TCP/IP的软件提供给加利福尼亚大学Berkeley分校后，TCP/IP很快被集成到Unix中，同时出现了许多成熟的TCP/IP应用程序接口（API）。这个API称为Socket接口。今天，SOCKET接口是TCP/IP网络最为通用的API，也是在INTERNET上进行应用开发最为通用的API。 　　九十年代初，由Microsoft联合了其他几家公司共同制定了一套WINDOWS下的网络编程接口，即Windows Sockets规范。它是Berkeley Sockets的重要扩充，主要是增加了一些异步函数，并增加了符合 Windows 消息驱动特性的网络事件异步选择机制。 Windows Sockets规范是一套开放的、支持多种协议的 Windows下的网络编程接口。目前，在实际应用中的Windows Sockets规范主要有1.1版和2.0版。两者的最重要区别是1.1版只支持TCP/IP协议，而2.0版可以支持多协议，2.0版有良好的向后兼容性，目前，Windows下的Internet软件都是基于 WinSock开发的。 　　Socket实际在计算机中提供了一个通信端口，可以通过这个端口与任何一个具有Socket接口的计算机通信。应用程序在网络上传输，接收的信息都通过这个Socket接口来实现。在应用开发中就像使用文件句柄一样，可以对 Socket句柄进行读、写操作。我们将 Socket翻译为套接字，套接字分为以下三种类型： 　　字节流套接字（Stream Socket）　是最常用的套接字类型，TCP/IP协议族中的 TCP 协议使用此类接口。字节流套接口提供面向连接的（建立虚电路）、无差错的、发送先后顺序一致的、无记录边界和非重复的网络信包传输。 　　数据报套接字 （Datagram Socket）　TCP/IP协议族中的UDP协议使用此类接口，它是无连接的服务，它以独立的信包进行网络传输，信包最大长度为32KB，传输不保证顺序性、可靠性和无重复性，它通常用于单个报文传输或可靠性不重要的场合。数据报套接口的一个重要特点是它保留了记录边界。对于这一特点。数据报套接口采用了与现在许多包交换网络（例如以太网）非常类似的模型。 　　原始数据报套接字（Raw Socket）　提供对网络下层通讯协议（如IP协议）的直接访问，它一般不是提供给普通用户的，主要用于开发新的协议或用于提取协议较隐蔽的功能。 　　三、 基于SOCKET的应用开发 图2　面向连接协议的SOCKET编程模型 　　面向连接协议的SOCKET编程模型应用最为广泛，因为面向连接协议提供了一系列的数据纠错功能，可以保证在网络上传输的数据及时、无误地到达对方。基于连接协议（字节流套接字）的服务是设计客户机/服务器应用程序时的标准，其编程模型如下： 　　尽管Windows Sockets和Berkeley Sockets都是TCP/IP应用程序的编程接口，但二者由于分属不同的系统，在某些环节仍有一些差别。Windows Sockets API没有严格地坚持Berkeley传统风格，通常这么做是因为在Windows环境中实现的难度。 　　1.套接口数据类型和错误数值 　　 Windows Sockets规范中定义了一个新的数据类型 SOCKET，这一类型的定义对于将来Windows Sockets规范的升级是必要的。这一类型的定义保证了应用程序向Win32 环境的可移植性。因为这一类型会自动地从16位升级到32位。 　　在 UNIX中，所有句柄包括套接口句柄，都是非负的短整数。 Windows Sockets 句柄则没有这一限制，除了INVALID_SOCKET 不是一个有效的套接口外，套接口可以取从0到 INVALID_SOCKET－1 之间的任意值。因为 SOCKET 类型是unsigned ，所以编译已经存在于UNIX 环境中的应用程序的源代码可能会导致 signed/unsigned 数据类型不匹配的警告。 　　因此，在socket（） 例程和accept（） 例程返回时，检查是否有错误发生就不应该再使用把返回值和－1比较的方法，或判断返回值是否为负（这两种方法在BSD 中都是很普通，很合法的途径）。取而代之的是，一个应用程序应该使用常量INVALID_SOCKET ，该常量已在WINSOCK.H 中定义。 　　例如： 　　BDS 风格 　　m_hSocket=socket（…）； 　　if（m_hSocket=－1）　　 /＊or m_hSocket＜0＊/ 　　　　{…} 　　Windows风格： 　　m_hSocket=socket（…）； 　　if（m_hSocket=INVALID_SOCKET） 　　　　{…} 　　2.select（） 函数和FD_＊宏 　　由于一个套接口不再表示为非负的整数，select（） 函数在Windows Sockets API中的实现有一些变化：每一组套接口仍然用 fd_set 类型来代表，但是它并不是一个位掩码。 　　typedef struct fd_set{ 　　　u_int fd_count； 　　　SOCKET fd_array； 　　} fd_set； 　　整个组的套接口是用了一个套接口的数组来实现的。为了避免潜在的危险，应用程序应该坚持用FD_XXX 宏（FD_SET,FD_ZERO,FD_CLR,FD_ISSET）来设置，初始化，清除和检查fd_set 结构。 　　3.错误代码－errno,h_errno,WSAGetLastError（） 　　 Windows Sockets 实现所设置的错误代码是无法通过 errno 变量得到的。另外对于 getXbyY（） 这一类的函数，错误代码无法从h _errno 变量得到，错误代码可以使用 WSAGetLastError（）调用得到，这种改进是为了适应多线程程序设计的需要。WSAGetLastError（）允许程序员能够得到对应于每一线程的最近的错误代码。 　　为了保持与 BSD 的兼容性，应用程序可以加入以下一行代码： 　　＃define errno WSAGetLastError（） 　　这就保证了用全程的 errno 变量所写的网络程序代码在单线程环境中可以正确使用。当然，这样做有许多明显的缺点：如果一个源程序对套接口和非套接口函数都用 errno 变量来检查错误，那么这种机制将无法工作。此外，一个应用程序不可能为 errno 赋一个新的值 （在Windows Sockets 中，WSAGetLastError（）函数可以做到这一点）。 　　例如： 　　BSD风格： 　　retcode=recv（…）； 　　if（retcode=－1 ＆＆ errno=EWOULDBLOCK） 　　{…} 　　Windows风格： 　　retcode=recv（…）； 　　if（retcode=－1 ＆＆ WSAGetLastError （）=EWOULDBLOCK） 　　{…} 　　虽然为了兼容性原因，错误常量与4.3BSD 所提供的一致：应用程序应该尽可能地使用“WSA”系列错误代码定义。且常量 SOCKET_ERROR是被用来检查API 调用失败的。虽然对这一常量的使用并不是强制性的，但这是推荐的。例如，上面程序更准确应该是： 　　retcode=recv（…） 　　if（retcode=SOCKET_ERROR＆＆WSAGetLastError（）= 　　WSAEWOULDBLOCK） 　　{…} 　　4.重命名的函数 　　有两种原因Berkeley 套接口中的函数必须重命名，以避免与其他的 API 冲突： 　　① close（） 和closesocket（） 　　在Berkeley套接口中，套接口出现的形式与标准文件描述字相同，所以 close（） 函数可以用来象关闭文件一样关闭套接口。在Windows Sockets API中，套接字和正常文件句柄不是等同的，例如read（）,write（） 和close（） 在应用于套接口后不能保证正确工作。套接口必须使用 closesocket（）例程来关闭，用close（） 例程来关闭套接口是不正确的。 　　② ioctl（）和iooctlsocket（） 　　Windows Sockets定义ioctlsocket（） 例程，用于实现 BSD中ioctl（） 和fcntl（） 的功能。 　　5.阻塞例程和 EINPROGRESS 宏 　　虽然Windows Sockets 支持关于套接口的阻塞操作，但是这种应用是被强烈反对的，如果程序员被迫使用阻塞模式（例如一个准备移植的已有的程序，BSD 包含了大量的阻塞函数，且其默认的工作方式都是阻塞的），那么他应该清楚地知道Windows Sockets中阻塞操作的语义。 　　6.指针 　　所有应用程序与Windows Sockets 使用的指针都必须是FAR 指针，为了方便应用程序开发者作用，Windows Sockets规范定义了数据类型LPHOSTENT 。 　　7. Windows Sockets支持的最大套接口数目 　　一个Windows Sockets 应用程序可以使用的套接口的最大数目是在编译时由常量 FD_SETSIZE 决定的。这个常量在 select（） 函数中被用来组建fd_set 结构。在WINSOCK.H 中缺省值是64。如果一个应用程序希望能够使用超过64个套接口，则编程人员必须在每一个源文件包含 WINSOCK.H 前定义确切的FD_SETSIZE值。有一种方法可以完成这项工作，就是在工程项目文件中的编译器选项上加入这一定义。 FD_SETSIZE定义的值对Windows Sockets实现所支持的套接口的数目并无任何影响。 　　8.头文件 　　为了方便基于 Berkeley 套接口的已有的源代码的移植， Windows Sockets支持许多 Berkeley头文件。这些 Berkeley头文件被包含在WINSOCK.H中。所以一个 Windows Sockets应用程序只需简单的包含 WINSOCK.H就足够了（这也是一种被推荐使用的方法）。