winsock編程寶典

原文地址:http://www.cnblogs.com/eric_lgf/archive/2009/08/18/1548642.html



--簡單的 Winsock 應用程式設計

TCP連接建立與關閉

相信各位讀者現在對於 Winsock 的定義、系統環境,以及一些 Winsock Stack及 Winsock 應用程式,都有基本的認識了。接下來筆者希望能分幾期爲各位讀者介紹一下簡單的 Winsock 網路應用程式設計。我們將以 Winsock 1.1 規格所定義的 46 個應用程式介面(API)爲基礎,逐步來建立一對 TCP socket 主從架構(Client / Server)的程式。在這兩個程式中,Server 將使用 Winsock 提供的「非同步」(asynchronous)函式來建立 socket 連結、關閉、及資料收送等等;而 Client 則採類似傳統 UNIX 的「阻攔式」(blocking)。由於我們的重點並不在於 MS Windows SDK 的程式設計,所以我們將使用最簡便的方式來顯示訊息;有關 MS Windows 程式的技巧,請各位讀者自行研究相關的書籍及文章。

今天我們先要看一下主從架構 TCP socket 的建立連結(connect)及關閉(close)。以前筆者曾簡單地介紹過主從架構的概念,現在我們再以生活上更淺顯的例子來說明一下,讀者稍後也較容易能明白筆者的敘述。我們可以假設 Server 就像是電信局所提供的一些服務,比如「104 查號臺」或「112 障礙臺」。

(1)電信局先建立好了一個電話總機,這就像是呼叫 socket() 函式開啓了一個 socket。

(2)接著電信局將這個總機的號碼定爲 104,就如同我們呼叫 bind() 函式,將 Server 的這個 socket 指定(bind)在某一個 port。當然電信局必須讓用戶知道這個號碼;而我們的 Client 程式同樣也要知道 Server 所用的 port,待會纔有辦法與之連接。

(3)電信局的 104 查號臺底下會有一些自動服務的分機,但是它的數量是有限的,所以有時你會撥不通這個號碼(忙線)。同樣地,我們在建立一個 TCP 的Server socket 時,也會呼叫 listen() 函式來監聽等待;listen() 的第二個參數即是 waiting queue 的數目,通常數值是由 1 到 5。(事實上這兩者還是有點不一樣。)

(4)用戶知道了電信局的這個 104 查號服務,他就可以利用某個電話來撥號連接這個服務了。這就是我們 Client 程式開啓一個相同的 TCP socket,然後呼叫 connect() 函式去連接 Server 指定的那個 port。當然了,和電話一樣,如果 waiting queue 滿了、與 Server 間線路不通、或是 Server 沒提供此項服務時,你的連接就會失敗。

(5)電信局查號臺的總機接受了這通查詢的電話後,它會轉到另一個分機做服務,而總機本身則再回到等待的狀態。Server 的 listening socket 亦是一樣,當你呼叫了 accept() 函式之後,Server 端的系統會建立一個新的 socket 來對此連接做服務,而原先的 socket 則再回到監聽等待的狀態。

(6)當你查詢完畢了,你就可以掛上電話,彼此間也就離線了。Client和Server間的 socket 關閉亦是如此;不過這個關閉離線的動作,可由 Client 端或Server 端任一方先關閉。有些電話查詢系統不也是如此嗎?

接下來,我們就來看主從架構的 TCP socket 是如何利用這些 Winsock 函式來達成的;並利用資策會資訊技術處的「WinKing」這個 Winsock Stack 中某項功能來顯示 sockets 狀態的變化。文章中僅列出程式的片段,完整的程式請看附錄的程式。

Server進入監聽狀態

首先我們先看 Server 端如何建立一個 TCP socket,並使其進入監聽等待的狀態。在圖 1. 上,我們可以看到最先被呼叫到的是 WSAStartup() 函式。

WSAStartup

格  式: int PASCAL FAR WSAStartup( WORD wVersionRequested,  LPWSADATA lpWSAData );

參  數:   wVersionRequested 欲使用的 Windows Sockets API 版本

lpWSAData  指向 WSADATA 資料的指標

傳回值:   成功 – 0

           失敗 - WSASYSNOTREADY / WSAVERNOTSUPPORTED /  WSAEINVAL

說明: 此函式「必須」是應用程式呼叫到 Windows Sockets DLL 函式中的第一個,也唯有此函式呼叫成功後,纔可以再呼叫其他 Windows  Sockets DLL 的函式。此函式亦讓使用者可以指定要使用的 Windows Sockets API 版本,及獲取設計者的一些資訊。程式中我們要用 Winsock 1.1,所以我們在程式中有一段爲:

WSAStartup((WORD)((1<<8)|1),(LPWSADATA) &WSAData)

其中 ((WORD)((1<<8)|1) 表示我們要用的是 Winsock 「1.1」版本,而WSAData 則是用來儲存由系統傳回的一些有關此一 Winsock Stack 的資料。

socket

再來我們呼叫 socket() 函式來開啓 Server 端的 TCP socket。 socket():建立Socket。

格 式: SOCKET PASCAL FAR socket( int af, int type, int protocol );

參 數: af 目前只提供 PF_INET(AF_INET)

type Socket 的型態 (SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM)

protocol 通訊協定(如果使用者不指定則設爲0)

傳回值: 成功 - Socket 的識別碼

失敗 - INVALID_SOCKET(呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來建立一 Socket,併爲此 Socket 建立其所使用的資源。Socket 的型態可爲 Stream Socket 或 Datagram Socket。我們要建立的是 TCP socket,所以程式中我們的第二個參數爲SOCK_STREAM,我們並將開啓的這個 socket 號碼記在 listen_sd 這個變數。

listen_sd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)

bind

接下來我們要指定一個位址及 port 給 Server 的這個 socket,這樣 Client 才知道待會要連接哪一個位址的哪個 port;所以我們呼叫 bind() 函式。

bind():指定 Socket 的 Local 位址 (Address)。

格式:

int PASCAL FAR bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name,int namelen );

參數:

s:         Socket的識別碼

name:      Socket的位址值

namelen:   name的長度

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此一函式是指定 Local 位址及 Port 給某一未定名之 Socket。使用者若不在意位址或 Port 的值,那麼他可以設定位址爲 INADDR_ANY,及 Port 爲 0;那麼Windows Sockets 會自動將其設定適當之位址及 Port (1024 到 5000之間的值),使用者可以在此 Socket 真正連接完成後,呼叫 getsockname() 來獲知其被設定的值。bind() 函式要指定位址及 port,這個位址必須是執行這個程式所在機器的 IP位址,所以如果讀者在設計程式時可以將位址設定爲 INADDR_ANY,這樣Winsock 系統會自動將機器正確的位址填入。如果您要讓程式只能在某臺機器上執行的話,那麼就將位址設定爲該臺機器的 IP 位址。由於此端是 Server 端,所以我們一定要指定一個 port 號碼給這個 socket。讀者必須注意一點,TCP socket 一旦選定了一個位址及 port 後,就無法再呼叫另一次 bind 來任意更改它的位址或 port。在程式中我們將 Server 端的 port 指定爲 7016,位址則由系統來設定。

struct sockaddr_in sa;

sa.sin_family = PF_INET;

sa.sin_port = htons(7016);      //port number

sa.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//address

bind(listen_sd, (struct sockaddr far *)&sa, sizeof(sa))

我們在指定 port 號碼時會用到 htons() 這個函式,主要是因爲各機器的數值讀取方式不同(PC與UNIX系統即不相同),所以我們利用這個函式來將 host order 的排列方式轉換成 network order 的排列方式;相同地,我們也可以呼叫ntohs() 這個相對的函式將其還原。

host order各機器不同,但network order都相同;htons是針對short數值,對於long數值則用hotnl及ntohl。

listen

指定完位址及 port 之後,我們呼叫 listen() 函式,讓這個 socket 進入監聽狀態。一個 Server 端的 TCP socket 必須在做完了 listen 的呼叫後,才能接受 Client 端的連接。

格式:

int PASCAL FAR listen( SOCKET s, int backlog );

參數:

s:         Socket 的識別碼

backlog:   未真正完成連接前(尚未呼叫 accept 前)彼端的連接要求的最大個數

傳回值:

成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 使用者可利用此函式來設定 Socket 進入監聽狀態,並設定最多可有多少個在未真正完成連接前的彼端的連接要求。(目前最大值限制爲 5, 最小值爲1)程式中我們將 backlog 設爲 1 。

listen(listen_sd, 1)

呼叫完 listen 後,此時 Client 端如果來連接的話,Client 端的連接動作(connect)會成功,不過此時 Server 端必須再呼叫 accept() 函式,纔算正式完成Server 端的連接動作。但是我們什麼時候可以知道 Client 端來連接,而適時地呼叫 accept 呢?在這裏我們就要利用 WSAAsyncSelect 函式,將Server 端的這個 socket 轉變成 Asynchronous 模式,讓系統主動來通知我們有Client 要連接了。

WSAAsyncSelect

格式:

int PASCAL FAR WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd, unsigned int wMsg, long lEvent );

參數:

s:         Socket 的編號

hWnd:      動作完成後,接受訊息的視窗 handle

wMsg:      傳回視窗的訊息

lEvent:    應用程式有興趣的網路事件

傳回值:

成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明:此函式是讓使用者用來要求 Windows Sockets DLL 在偵測到某一 Socket有網路事件時送訊息到使用者指定的視窗;網路事件是由參數 lEvent 設定。呼叫此函式會主動將該 Socket 設定爲 Non-blocking 模式。lEvent 的值可爲以下之「OR」組合:(參見 WINSOCK第1.1版88、89頁) FD_READ、FD_WRITE、FD_OOB、FD_ACCEPT、FD_CONNECT、FD_CLOSE 使用者若是針對某一Socket再次呼叫此函式時,會取消對該 Socket 原先之設定。若要取消對該Socket 的所有設定,則 lEvent 的值必須設爲 0。我們在程式中要求 Winsock 系統知道 Client 要來連接時,送一個ASYNC_EVENT 的訊息到程式中 hwnd 這個視窗;由於我們想知道的只有 accept事件,所以我們只設定 FD_ACCEPT。

WSAAsyncSelect(listen_sd, hwnd, ASYNC_EVENT, FD_ACCEPT)

讀者必須注意一點,WSAAsyncSelect 的設定是針對「某一個 socket」;也就是說,只有當您設定的這個 socket (listen_sd)的那些事件(FD_ACCEPT)發生時,您纔會收到這個訊息(ASYNC_EVENT)。如果您開啓了很多 sockets,而要讓每個 socket 都變成 asynchronous 模式的話,那麼就必須對「每一個 socket」都呼叫 WSAAsyncSelect 來一一設定。而如果您想將某一個 socket 的 async 事件通知設定取消的話,那麼同樣也是用 WSAAsyncSelect 這個函式;且第四個參數lEvent 一定要設爲 0。

WSAAsyncSelect( s, hWnd, 0, 0 ) -- 取消所有 async 事件設定

呼叫 WSAAsyncSelect 的同時也將此socket改變成「非阻攔」(non-blocking)模式。但是此時這個 socket 不能很簡單地用 ioctlsocket() 這個函式就將它再變回「阻攔」(blocking)模式。也就是說WSAAsyncSelect 和 ioctlsocket 所改變的「非阻攔」模式仍是有些不同的。如果您想將一個「非同步」(asynchronous)模式的 socket 再變回「阻攔」模式的話,必須先呼叫 WSAAsyncSelect() 將所有的 async 事件取消,再用 ioctlsocket() 將它變回阻攔模式。

ioctlsocket

ioctlsocket():控制 Socket 的模式。

格 式: int PASCAL FAR ioctlsocket( SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argP );

參 數:    s Socket 的識別碼

cmd 指令名稱

argP 指向 cmd 參數的指標

傳回值:   成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來獲取或設定 Socket 的運作參數。其所提供的指令有:(參見WINSOCK 第 1.1 版 35、36 頁) cmd 的值可爲:

FIONBIO -- 開關 non-blocking 模式//允許或禁止套接字的非阻塞模式,允許爲非0,禁止爲0

FIONREAD -- 自Socket一次可讀取的資料量(目前 in buffer 的資料量//確定套接字自動讀入的數據量

SIOCATMARK -- OOB 資料是否已被讀取完//確定是否所有帶外數據都已被讀入

由於我們 Server 端的 socket 是用非同步模式,且設定了 FD_ACCEPT 事件,所以當 Client 端和我們連接時,Winsock Stack 會主動通知我們;我們再先來看看Client 端要如何和 Server 端建立連接?

Client主動建立連接

Client 首先也是呼叫 WSAStartup() 函式來與 Winsock Stack 建立關係;然後同樣呼叫 socket() 來建立一個 TCP socket。(讀者此時一定要用 TCP socket 來連接Server 端的 TCP socket,而不能用 UDP socket 來連接;因爲相同協定的 sockets 才能相通,TCP 對 TCP,UDP 對 UDP)和 Server 端的 socket 不同的地方是:Client 端的 socket 可以呼叫 bind()函式,由自己來指定 IP 位址及 port 號碼;但是也可以不呼叫 bind(),而由 Winsock Stack來自動設定 IP 位址及 port 號碼(此一動作在呼叫 connect() 函式時會由 Winsock 系統來完成)。通常我們是不呼叫 bind(),而由系統設定的,稍後可呼叫getsockname() 函式來檢查系統幫我們設定了什麼 IP 及 port。一般言,系統會自動幫我們設定的 port 號碼是在 1024 到 5000 之間;而如果讀者要自己用 bind設定 port的話,最好是 5000 以上的號碼。

connect():要求連接某一 TCP Socket 到指定的對方。

格 式: int PASCAL FAR connect( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen );

參 數: s Socket 的識別碼

name 此 Socket 想要連接的對方位址

namelen name的長度

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫WSAGetLastError()可得知原因)

說明: 此函式用來向對方要求建立連接。若是指定的對方位址爲 0 的話,會傳回錯誤值。當連接建立完成後,使用者即可利用此一 Socket 來做傳送或接收資料之用了。

我們的例子中, Client 是要連接的是自己機器上 Server 所監聽的 7016 這個port,所以我們有以下的程式片段。(假設我們機器的 IP 存在my_host_ip)

struct sockaddr_in sa; /* 變數宣告 */
sa.sin_family = PF_INET; /* 設定所要連接的 Server 端資料 */

sa.sin_port = htons(7016);

sa.sin_addr.s_addr = htonl(my_host_ip);

connect(mysd, (struct sockaddr far *)&sa, sizeof(sa)) /* 建立連接 */

Server接受連接

由於我們 Server 端的 socket 是設定爲「非同步模式」,且是針對 FD_ACCEPT這個事件,所以當 Client 來連接時,我們 Server 端的 hwnd 這個視窗會收到Winsock Stack 送來的一個 ASYNC_EVENT 的訊息。(參見前面 WSAAsyncSelect 的設定)這時,我們應該先利用 WSAGETSELECTERROR(lParam) 來檢查是否有錯誤;並由 WSAGETSELECTEVENT(lParam) 得知是什麼事件發生(因爲WSAAsyncSelect 函式可針對同一個 socket 同時設定很多事件,但是隻用一個訊息來代表)(此處當然是 FD_ACCEPT 事件);然後再呼叫相關的函式來處理此一事件。所以我們呼叫 accept() 函式來建立 Server 端的連接。

accept():接受某一 Socket 的連接要求,以完成 Stream Socket 的連接。

格 式: SOCKET PASCAL FAR accept( SCOKET s, struct sockaddr FAR *addr, int FAR *addrlen );

參 數: s Socket的識別碼

addr 存放來連接的彼端的位址

addrlen addr的長度

傳回值:成功 - 新的Socket識別碼

失敗 - INVALID_SOCKET (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: Server 端之應用程式呼叫此一函式來接受 Client 端要求之 Socket 連接動作;如果Server 端之 Socket 是爲 Blocking 模式,且沒有人要求連接動作,那麼此一函式會被 Block 住;如果爲 Non-Blocking 模式,此函式會馬上回覆錯誤。accept()函式的答覆值爲一新的 Socket,此新建之 Socket 不可再用來接受其它的連接要求;但是原先監聽之 Socket 仍可接受其他人的連接要求。

TCP socket 的 Server 端在呼叫 accept() 後,會傳回一個新的 socket 號碼;而這個新的 socket 號碼纔是真正與 Client 端相通的 socket。比如說,我們用socket() 建立了一個 TCP socket,而此 socket 的號碼(系統給的)爲 1,然後我們呼叫的bind()、listen()、accept() 都是針對此一 socket;當我們在呼叫 accept()後,傳回值是另一個 socket 號碼(也是系統給的),比如說 3;那麼真正與 Client 端連接的是號碼 3 這個 socket,我們收送資料也都是要利用 socket 3,而不是 socket 1;讀者不可搞錯。我們在程式中對 accept() 的呼叫如下;我們並可由第二個參數的傳回值,得知究竟是哪一個 IP 位址及 port 號碼的 Client 與我們 Server 連接。

struct sockaddr_in sa;

int sa_len = sizeof(sa);

my_sd = accept(listen_sd, (struct sockaddr far *)&sa, &sa_len)

當 Server 端呼叫完 accept() 後,主從架構的 TCP socket 連接纔算真正建立完畢; Server 及 Client 端也就可以分別利用此一 socket 來送資料到對方或收對方送來的資料了。

Server/Client結束連接

最後我們來看一下如何結束 socket 的連接。socket 的關閉很簡單,而且可由Server 或 Client 的任一端先啓動,只要呼叫 closesocket() 就可以了。而要關閉監聽狀態的 socket,同樣也是利用此一函式。

closesocket():關閉某一Socket。

格 式: int PASCAL FAR closesocket( SOCKET s );

參 數: s Socket 的識別碼

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此一函式是用來關閉某一 Socket。若是使用者原先對要關閉之 Socket 設定 SO_DONTLINGER,則在呼叫此一函式後,會馬上回覆,但是此一 Sokcet 尚未傳送完畢的資料會繼續送完後才關閉。若是使用者原先設定此 Socket 爲 SO_LINGER,則有兩種情況:

(a) Timeout 設爲 0 的話,此一 Socket 馬上重新設定 (reset),未傳完或未收到的資料全部遺失。

(b) Timeout 不爲 0 的話,則會將資料送完,或是等到 Timeout 發生後才真正關閉。

程式結束前,讀者們可千萬別忘了要呼叫 WSACleanup() 來通知 WinsockStack;如果您不呼叫此一函式,Winsock Stack 中有些資源可能仍會被您佔用而無法清除釋放喲。

WSACleanup():結束 Windows Sockets DLL 的使用。

格 式: int PASCAL FAR WSACleanup( void );

參 數: 無

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 應用程式在使用 Windows Sockets DLL 時必須先呼叫WSAStartup() 來向 Windows Sockets DLL 註冊;當應用程式不再需要使用Windows Sockets DLL 時,須呼叫此一函式來註銷使用,以便釋放其佔用的資源。

結語

這期筆者先介紹主從架構 TCP sockets 的連接及關閉,以後會再陸續介紹如何收送資料,以及其他 API 的使用。想要進一步瞭解如何撰寫 Winsock 程式的讀者,可以好好研究一下筆者 demoserv 及 democlnt 這兩個程式;也許不是寫的很好,但是希望可以帶給不懂 Winsock 程式設計的人一個起步。讀者們亦可自行用 anonymous ftp 方式到 SEEDNET 臺北主機 tpts1.seed.net. tw(139.175.1.10)的 UPLOAD / WINKING 目錄下,取得筆者與陳建伶小姐所設計的WinKing 這個 Winsock Stack 的試用版,來跑 demoserv 與 democlnt 這兩個程式及其他許許多多的 Winsock 應用程式。(正式版本請洽 SEEDNET 服務中心,新版的WinKing 已含 Windows 撥接及 PPP 程式,適合電話撥接用戶在 Windows 環境下用 SEEDNET;WinKing 同樣也提供 Ethernet 環境的使用。)

收送資料

在前一期的文章中,筆者爲大家介紹瞭如何在 Winsock 環境下建立主從架構(Client/Server)的 TCP socket 的連接建立與關閉;今天筆者將繼續爲大家介紹如何利用 TCP socket 來收送資料,並詳細解說 WSAAsyncSelect 函式中的FD_READ 及 FD_WRITE 事件。相信讀者們已經知道 TCP socket 的連接是在 Client 端呼叫 connect 函式成功,且 Server 端呼叫 accept 函式後,纔算完全建立成功;當連接建立成功後, Client 及 Server 也就可以利用這個連接成功的 socket 來傳送資料到對方,或是收取對方送過來的資料了。在介紹資料的收送前,筆者先介紹一下 TCP socket 與 UDP socket 在傳送資料時的特性:

²           Stream (TCP) Socket 提供「雙向」、「可靠」、「有次序」、「不重覆」之資料傳送。

²           Datagram (UDP) Socket 則提供「雙向」之溝通,但沒有「可靠」、「有次序」、「不重覆」等之保證;所以使用者可能會收到無次序、重覆之資料,甚至資料在傳輸過程中也可能會遺漏。由於 UDP Socket 在傳送資料時,並不保證資料能完整地送達對方,所以我們常用的一些應用程式(如 telnet、mail、ftp、news...等)都是採用 TCP Socket,以保證資料的正確性。

TCP 及 UDP Socket 都是雙向的,所以我們是利用同一個 Socket 來做傳送及收取資料的動作;一般言 TCP Socket 的資料送、收是呼叫 send 及 recv這兩個函式來達成,而 UDP Socket 則是用 sendto 及 recvfrom 這兩個函式。不過TCP Socket 也可用 sendto 及 recvfrom 函式,UDP Socket 同樣可用 send 及recv 函式;這一點我們稍後再加以解釋。現在我們先看一下 send 及 recv 的函式說明,並回到我們的前一期程式。

◎ send():使用連接式(connected)的 Socket 傳送資料。

格 式: int PASCAL FAR send( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags );

參 數: s Socket 的識別碼

buf 存放要傳送的資料的暫存區

len buf 的長度

flags 此函式被呼叫的方式

傳回值:成功 - 送出的資料長度

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式適用於連接式的 Datagram 或 Stream Socket 來傳送資料。 對Datagram Socket 言,若是 datagram 的大小超過限制,則將不會送出任何資料,並會傳回錯誤值。對 Stream Socket 言,Blocking 模式下,若是傳送 (transport) 系統內之儲存空間(output buffer)不夠存放這些要傳送的資料,send 將會被 block住,直到資料送完爲止;如果該 Socket 被設定爲 Non-Blocking 模式,那麼將視目前的 output buffer 空間有多少,就送出多少資料,並不會被 block 住。使用者亦須注意 send 函式執行完成,並不表示資料已經成功地送抵對方了,而是已經放到系統的 output buffer 中等待被送出。flags 的值可設爲 0 或 MSG_DONTROUTE及 MSG_OOB 的組合。(參見 WINSOCK第1.1版48頁)

◎ recv():自 Socket 接收資料。

格 式: int PASCAL FAR recv( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags );

參 數: s Socket 的識別碼

buf 存放接收到的資料的暫存區

len buf 的長度

flags 此函式被呼叫的方式

傳回值:成功 - 接收到的資料長度 (若對方 Socket 已關閉,則爲 0)

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來自連接式的 Datagram Socket 或 Stream Socket 接收資料。對 Stream Socket 言,我們可以接收到目前 input buffer 內有效的資料,但其數量不超過 len 的大小。若是此 Socket 設定 SO_OOBINLINE,且有 out-of-band 的資料未被讀取,那麼只有 out-of-band 的資料被取出。對 Datagram Socket 言,只取出第一個 datagram;若是該 datagram 大於使用者提供的儲存空間,那麼只有該空間大小的資料被取出,多餘的資料將遺失,且回覆錯誤的訊息。另外如果 Socket爲 Blocking 模式,且目前 input buffer 內沒有任何資料,則 recv() 將 block 到有任何資料到達爲止;如果爲 Non-Blocking 模式,且 input buffer 無任何資料,則會馬上回覆錯誤。參數 flags 的值可爲 0 或 MSG_PEEK、MSG_OOB 的組合; MSG_PEEK 代表將資料拷貝到使用者提供的 buffer,但是資料並不從系統的 input buffer 中移走;0 則表示拷貝並移走。(參考 WINSOCK 第1.1版41 頁)

Server收送及關閉Socket

在前一期中,建立的是一個 Asynchronous 模式的 Server,曾對listen_sd Socket呼叫 WSAAsyncSelect 函式,並設定FD_ACCEPT 事件,所以當 Client 與我們連接時,系統會傳給我們一個ASYNC_EVENT 訊息;我們在收到訊息並判斷是FD_ACCEPT 事件,於是呼叫 accept() 來建立連接。

my_sd = accept(listen_sd, (struct sockaddr far *)&sa, &sa_len)

在呼叫完 accept 函式,成功地建立了 Server 端與 Client 端的連接後,便可利用新建的 Socket(my_sd)來收送資料了。由於我們同樣希望用Asynchronous 的方式,因此要再利用 WSAAsyncSelect() 函式來幫新建的Socket 設定一些事件,以便事件發生時 Winsock Stack 能主動通知我們。由於我們的 Server 是被動的接受 Client 的要求,然後再做答覆,所以我們設定FD_READ 事件;我們也希望 Winsock Stack 在知道 Client 關閉 Socket 時,能主動通知我們,所以同時也設定 FD_CLOSE 事件。(讀者須注意,我們設定事件的 Socket 號碼是呼叫 accept 後傳回的新 Socket 號碼,而不是原先監聽狀態的Socket 號碼)

WSAAsyncSelect(my_sd, hwnd, ASYNC_EVENT, FD_READ|FD_CLOSE)

在這裏,我們同樣是利用 hwnd 這個視窗及 ASYNC_EVENT 這個訊息;在前文中,筆者曾告訴各位,在收到 ASYNC_EVENT 訊息時,我們可以利用WSAGETSELECTEVENT(lParam) 來判斷究竟是哪一事件(FD_READ 或FD_CLOSE)發生了;所以並不會混淆。那我們到底在什麼時候會收到FD_READ 或 FD_CLOSE 事件的訊息呢?

FD_READ 事件

我們會收到 FD_READ 事件通知我們去讀取資料的情況有:

(1)呼叫 WSAAsyncSelect 函式來對此 Socket 設定 FD_READ 事件時,input buffer 中已有資料。

(2)原先系統的 input buffer 是空的,當系統再收到資料時,會通知我們。

(3)使用者呼叫 recv 或 recvfrom 函式,從 input buffer 讀取資料,但是並沒有一次將資料讀光,此時會再驅動一個 FD_READ 事件,表示仍有資料在input buffer 中。

讀者必須注意:如果我們收到 FD_READ 事件通知的訊息,但是我們故意不呼叫 recv 或 recvfrom 來讀取資料的話,爾後系統又收到資料時,並不會再次通知我們,一定要等我們呼叫了 recv 或 recvfrom 後,纔有可能再收到FD_READ 的事件通知。

FD_CLOSE 事件

當系統知道對方已經將Socket關閉了的情況下(收到 FIN 通知,並和對方做關閉動作的 hand-shaking),我們會收到 FD_CLOSE 的事件通知,以便我們也能將這個相對的 Socket 關閉。FD_CLOSE 事件只會發生於 TCP Socket,因爲它是 connection-oriented;對於 connectionless 的 UDP Socket,即使設了FD_CLOSE,也不會有作用的。

程式中,當 Client 端送一個要求(request)來時,系統會以ASYNC_EVENT 訊息通知我們的 hwnd 視窗;我們在利用WSAGETSELECTEVENT(lParam) 及 WSAGETSELECTERROR(lParam) 知道是FD_READ 事件及檢查無誤後,便呼叫 recv() 函式來收取 Client 端送來的資料。

recv(wParam, &data, sizeof(data), 0)

筆者在前一期文章中也曾提到說,FD_XXXX 事件發生,收到訊息時,視窗 handle 被呼叫時的參數 wParam 代表的就是事件發生的 Socket 號碼,所以此處 wParam 的值也就是前面提到的 my_sd 這個 Socket 號碼。recv() 的第四個參數設爲 0,表示我們要將資料從系統的 input buffer 中讀取並移走。收到要求後,我們要答覆 Client 端,也就是要送資料給 Client;這時我們就要利用 send 這個函式了。我們先將資料放到 data 這個資料暫存區,然後呼叫 send 將它送出,我們利用的也是 wParam(my_sd) 這個同樣的 Socket 來做傳送的動作,因爲它是雙向的。

send(wParam, &data, strlen(data), 0)

Server 與 Client 收送資料一段時間後(資料全部收送完畢),如果 Client 端先呼叫 closesocket 將它那端的 Socket 關閉,那麼系統在知道後,會通知我們一個 FD_CLOSE 事件的訊息,此時我們也可以呼叫 closesocket 將我們這端的Socket 關閉了;當然我們也可以呼叫 closesocket 先主動關閉我們這端的Socket。

Client收送及關閉Socket

我們例子的 Client 是採 Blocking 模式,所以在呼叫 connect() 函式與 Server連接時,可能會等一下子才成功;connect() 函式返回後,且無錯誤發生的話,Client 與 Server 端的 TCP socket 連接就算成功了。這時,我們便可利用這個連接成功的 Socket 來送收資料了。由於我們並沒有要設定爲 Asynchronous 模式,所以也不用呼叫 WSAAsyncSelect() 來設定事件。Client 端通常是會先主動發出要求到 Server 端,因此我們呼叫 send() 來傳送此一資料。我們的資料量很小,所以並不會被 send() 函式 Block 住;不過如果您要送的資料量很大,那麼可能會等一段時間纔會自 send() 函式返回;也就是說必須等資料都放到系統的 output buffer 後纔會返回;這是因爲我們 Client的Socket 是阻攔模式。如果我們用的是非阻攔模式的 Socket,那麼 send() 函式會視系統的 output buffer 的空間有多少,只拷貝那麼多的資料到 output buffer,然後就返回,並告知使用者送出了多少資料,並不須等所有資料都放到 output buffer 才返回。我們將要求放在 data 資料暫存區,然後呼叫 send() 將要求送出。資料送出後,我們呼叫 recv() 來等待 Server 端的答覆。

send(mysd, data, strlen(data), 0)

recv(mysd, &data, sizeof(data), 0)

由於我們 Client 端是 Blocking 模式,所以 recv() 會一直 Block 住,直到下列的情況之一發生,纔會返回。

(1)Server 端送來資料。(此時 return 值是讀取的資料長度)

(2)Server 端將相對的 Socket 關閉了。(此時的 return 值會是 0)

(3)Client 端自己呼叫 WSACancelBlockingCall() 來取消 recv() 的呼叫。(此時 return 值是 SOCKET_ERROR 錯誤,錯誤碼 10004 WSAEINTR)

同樣地,資料全部送收完畢後,我們也呼叫 closesocket() 來將 Socket 關閉。

◎ WSACancelBlockingCall():取消目前正在進行中的 blocking 動作。

格式:  int PASCAL FAR WSACancelBlockingCall( void );

參數:  無

傳回值:成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來取消該應用程式正在進行中的 blocking 動作。通常的使用時機有:(a) Blocking 動作正在進行中,該應用程式又收到某一訊息(Mouse、Keyboard、Timer 等),則可在處理該訊息的段落中呼叫此函式。(b) Blocking 動作正在進行中,而 Windows Sockets 又呼叫回應用程式的「blocking hook」函式時,在該函式內可呼叫此函式來取消 blocking 動作。

使用者必須注意,在某一 Winsock blocking 函式動作進行時,除了WSAIsBlocking() 及 WSACancelBlockingCall() 外,不可以再呼叫其它任何Windows Sockets DLL 提供的函式,否則會產生錯誤。另外若取消的blocking 動作不是 accept() 或 select() 的話,那麼該 Socket 可能會處於未定狀態,使用者最好是呼叫 closesocket() 來關閉該 Socket,而不該再對它做任何動作。

介紹完了 TCP Socket 的資料收送,筆者接著爲讀者介紹 sendto() 及recvfrom() 這兩個函式,以及許多人可能很容易搞錯的 FD_WRITE 事件。

sendto及recvfrom

一般言,TCP Socket 使用的是 send() 及 recv() 這兩個函式;而 UDP Socket用的是 sendto() 及 recvfrom() 函式。這是因爲 TCP 是 Connection-oriented,必須做完 Socket 真正的連接程序後,纔可以開始收送資料,此時系統已經知道了連接的對方,所以我們不用再指定資料要送到哪裏。而 UDP 是 Connectionless,收送資料的雙方並沒有建立真正的連接,所以我們要利用 sendto() 及 recvfrom()來指定收資料的對方及獲知是誰送資料給我們。TCP Socket 也可以用 sendto() 及 recvfrom() 來送收資料,只是此時這兩個函式的最後兩個參數沒有作用,會被系統所忽略。而 UDP Socket 如果呼叫了connect() 函式來指定對方的位址(這個 connect 並不會真的和對方做連接的動作,而是告知我們本身的系統說我們只想收、送何方的資料),那麼也可以利用 send() 及 recv() 來送收資料。

sendto():將資料送到使用者指定的目的地。

格 式: int PASCAL FAR sendto( SOCKET s, const char FAR *buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR *to, int tolen );

參數:

s:         Socket 的識別碼

buf:       存放要傳送的資料的暫存區

len:       buf 的長度

flags:     此函式被呼叫的方式

to:        資料要送達的位址

tolen:     to 的大小

傳回值:   成功 - 送出的資料長度

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式適用於 Datagram 或 Stream Socket 來傳送資料到指定的位址。 對 Datagram Socket 言,若是 datagram 的大小超過限制,則將不會送出任何資料,並會傳回錯誤值。對 Stream Socket 言,其作用與 send() 相同;參數 to 及 tolen 的值將被系統所忽略。 若是傳送 (transport) 系統內之儲存空間不夠存放這些要傳送的資料,sendto() 將會被 block 住,直到資料都被送出;除非該 Socket 被設定爲 non-blocking 模式。使用者亦須注意 sendto()函式執行完成,並不表示資料已經成功地送抵對方了,而可能仍在系統的 output buffer 中。 flags 的值可設爲 0、MSG_DONTROUTE 及 MSG_OOB 的組合。 (參見 WINSOCK第1.1版51頁)

recvfrom():讀取資料,並儲存資料來源的位址。

格式: int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR *buf, int len, int flags, struct socketaddr FAR *from, int FAR *fromlen );

參數:

s:         Socket 的識別碼

buf:       存放接收到的資料的暫存區

len:       buf 的長度

flags:     此函式被呼叫的方式

from:      資料來源的位址

fromlen:   from 的大小

傳回值:   成功 - 接收到的資料長度 (若對方 Socket 已關閉,則爲 0)

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來讀取資料並記錄資料來源的位址。對 Datagram Socket(UDP)言,一次讀取一個 Datagram;對 Stream Socket (TCP)言,其作用與recv() 相同,參數 from 及 fromlen 的值會被系統忽略。如果 Socket 爲 Blocking 模式,且目前 input buffer 內沒有任何資料,則 recvftom() 將 block 到有任何資料到達爲止;如果爲 Non-Blocking 模式,且 input buffer 無任何資料,則會馬上回覆錯誤。

FD_WRITE事件

筆者在前面介紹過 FD_READ 事件的發生時機,現在繼續介紹 FD_WRITE這個較易使人混淆的事件,因爲真的有相當多的人對此一事件的發生不明瞭。由字面上看,FD_WRITE 應該是要求系統通知我們某個 Socket 現在是否可以呼叫 send 或 sendto 來傳送資料?答案可以說「是」,但是它和 FD_READ卻又有不同的地方。在前面我們知道呼叫一次 recv 後,如果 input buffer 中尚有資料未被取出的話,系統會再通知我們一次 FD_READ。那麼如果我們呼叫一次 send 後,系統的 output buffer 仍有空間可寫入的話,它是否會再通知我們一個FD_WRITE,叫我們繼續傳送資料呢?這個答案就是「否定」的了!系統並不會再通知我們了。系統會通知我們 FD_WRITE 事件的訊息,只有下列幾種情況:

(1)呼叫 WSAAsyncSelect來設定 FD_WRITE 事件時,Socket 已經可以傳送資料(TCP scoket 已經和對方連接成功了,或 UDP socket 已建立完成),且目前 output buffer 仍有空間可寫入資料。

(2)呼叫 WSAAsyncSelect 來設定 FD_WRITE 事件時,Socket 尚不能傳送資料,不過一旦 Socket 與對方連接成功,馬上就會收到 FD_WRITE 的通知。

(3)呼叫 send 或 sendto 傳送資料時,系統告知錯誤,且錯誤碼爲10035 WSAEWOULDBLOCK(呼叫 WSAGetLastError 得知這項錯誤),這時表示 output buffer 已經滿了,無法再寫入任何資料(此時即令呼叫再多次的send 也都一定失敗);一旦系統將部份資料成功送抵對方,空出 output buffer後,便會送一個 FD_WRITE 給使用者,告知可繼續傳送資料了。換句話說,在呼叫 send 傳送資料時,只要不是返回錯誤 10035 的話,便可一直繼續呼叫 send 來傳送資料;一旦 send 回返錯誤 10035,那麼便不要再呼叫 send傳送資料,而須等收到 FD_WRITE 後,再繼續傳送資料。

結語

在這一期的文章中,筆者介紹了各位有關 TCP Socket 的資料收、送方式及FD_READ、FD_WRITE 等事件的發生時機;讀者們綜合前一期的文章,應該已經可以建立出一對主從架構的程式,並利用 TCP Socket 來傳送資料了。下一期,筆者將繼續介紹有關如何獲取網路資訊的函式,如gethostname、getsockname、getpeername,以及同步與非同步的網路資料庫擷取函式 getXbyY、WSAAsyncGetXByY。本文中所提到的 WinKing 試用版可自 SEEDNET 臺北主機 tpts1.seed.net.tw(139.175.1.10)的 UPLOAD/WINKING 目錄中取得,檔名爲 wkdemo.exe; WinKing 提供 Ethernet 及 PPP 連線功能,適用於一般 Ethernet 網路,亦可用來以電話、數據機連上 SEEDNET 的 PPP 伺服主機;□例 demoserv、democlnt,以及一些筆者所寫的 Winsock 程式(含原始程式碼)則存放在UPLOAD/WINKING/JNLIN 目錄下;有興趣的讀者可自行用 anonymous ftp 方式取得。

獲取網路資訊

在前兩期的文章中,筆者介紹瞭如何在 Winsock 環境下建立主從架構的TCP Socket,以及如何利用 Socket 來收送資料;今天,我們接著來看一看如何利用 Winsock 所提供的函式來取得一些基本的網路資料,包括我們本身主機的名稱是什麼、系統主動指定給我們的 Socket 的 IP 位址及 port number、我們的 Socket 所連接的對方是誰、如何查得某些主機的 IP 位址或名稱、以及某些well-known 服務(如 ftp、telnet 等)所用的 port number 是哪一個等等。今天我們使用的展示程式是筆者以前所撰寫的一個針對 Winsock 1.1 的 46 個函式做測試或教學用的程式,有興趣瞭解 46 個函式該如何呼叫的讀者,可用anonymous ftp 方式到「tpts1.seed.net.tw」的「UPLOAD/WINKING/JNLIN」目錄下取得此程式的執行檔及原始程式碼,檔名爲 hello.*。讀者們也可利用hello 程式來模擬 Server 或 Client 程式,以驗證我們所做的動作。

【如何知道我們所使用的 local 主機名稱】

通常我們都會幫我們自己所使用的這臺主機設定一個名稱;在程式中,我們也可以透過 Winsock 所提供的一個稱爲 gethostname() 的函式來取得這一個主機名稱。

◎ gethostname():獲取目前使用者使用的 local host 的名稱。

格 式: int PASCAL FAR gethostname( char FAR *name, int namelen );

參 數: name 用來存放 local host 名稱的暫存區

namelen name 的大小

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來獲取 local host 的名稱。在程式中我們呼叫的方法如下:

gethostname( (char FAR *) hname, sizeof(hname) )

讀者們如果使用過 Trumpet Winsock 的話,可能知道 Trumpet 的環境設定中並沒有讓我們設定 local host 名稱的欄位,所以在執行一些 Public Domain 的Winsock 應用程式(如 ws_ping、wintalk)時,在呼叫 gethostname() 時會產生錯誤;解決的方法是在 Trumpet 的 「hosts」 檔中加上您的主機 IP 位址及名稱,那麼呼叫這個函式時就不會再產生錯誤了。

【如何得知系統主動指定給我們的 IP 位址及 port number】

以前的文章中,筆者曾提到 Client 端的 TCP Socket 在呼叫 connect() 函式去連接 Server 端之前,可以呼叫 bind() 函式來指定 Client 端 Socket 所用的IP 位址及 port number;但是一般而言,我們 Client 端並不需要呼叫 bind() 來指定特定的 IP 位址及 port number 的,而是交由系統主動幫我們的 Socket 設定 IP 位址及port number (呼叫 connect() 函式時)。但是我們如何得知系統指定了什麼IP位址及 port number 給我們呢?這就要藉助 getsockname() 這個函式了。

◎      getsockname():獲取 Socket 的 Local 位址及 port number 資料。

格式: int PASCAL FAR getsockname( SOCKET s, struct sockaddr FAR *name, int FAR *namelen );

參 數: s Socket 的識別碼

name 存放此 Socket 的 Local 位址的暫存區

namelen name 的長度

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式是用來取得已設定位址或已連接之 Socket 的本端位址資料。若是此 Socket 被設定爲 INADDR_ANY,則需等真正建立連接成功後纔會傳回正確的位址。

在程式中呼叫的方法爲:

struct sockaddr_in sa;

int salen = sizeof(sa);

getsockname( sd, (struct sockaddr FAR *)&sa, &salen )

【如何知道和我們的 Socket 連接的對方是誰】

連接的 Socket 是有兩端的,所以相對於 getsockname() 函式,Winsock 也提

供了一個 getpeername() 函式,來讓我們獲得與我們連接的對方的 IP 位址與portnumber。

getpeername():獲取連接成功之 Socket 的對方 IP 位址及 port number。

格 式: int PASCAL FAR getpeername( SOCKET s, struct sockaddr FAR *name, int FAR *namelen );

參 數: s Socket 的識別碼

name 儲存與此 Socket 連接的對方 IP 位址的暫存區

namelen name 的長度

傳回值: 成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式可用來取得已連接成功的 Socket 的彼端之位址資料。

呼叫的方式如下:

struct sockaddr_in sa;

int salen = sizeof(sa);

getpeername( sd, (struct sockaddr FAR *)&sa, &salen )

現在我們仍然利用 WinKing 來當我們的 Winsock Stack,並利用它所提供的工具來觀察 Sockets 的連結及資料是否正確。由圖 1,我們可以由 WinKing 的視窗看到我們設定這臺主機的名稱是「vincent」,IP 位址是 「140.92.61.24」。我們並利用兩個 hello 程式,一個當成 Client (畫面右邊打開者),一個當成 Server (畫面左邊最小化者)。Server所用的 port number 是 「7016」; Client 並沒有呼叫 bind() 來指定 port number,而是呼叫 connect() 時由系統指定。我們呼叫 gethostname(),得到的答案是 「vincent」;而 Client 呼叫getsockname() 得到自己的 IP 位址是 「140.92.61.24」,port number 是 「2110」(筆者以前曾提過,由系統主動指定的 port number 會介於 1024 到 5000 間);再呼叫 getpeername() 得到與 Client 連接的 Server 端 IP 位址是 「140.92.61.24」(因爲我們的 Client 和 Server 都在同一臺主機),port number 是 「7016」。果然沒錯!(由 WinKing 的 Sockets' Status 視窗亦可觀察到相互連接的 Sockets 資料,與我們呼叫函式所得結果相同)

讀者必須注意一點,getsockname() 及 getpeername() 所取得的 IP 位址及 port number 都是 network byte order,而不是 host byte order;如果您想轉成 host byte order,就必須藉助 ntohl() 及 ntohs() 兩個函式。而我們能看到 IP 位址以「字串」方式表達出來,則又是利用了 inet_ntoa() 函式;相對地,我們也可利用inet_addr() 函式將字串方式的 IP 位址轉換成 in_addr 格式(network byte order 的unsigned long)。

inet_ntoa():將一網路位址轉換成「點格式」字串。

格 式: char FAR * PASCAL FAR inet_ntoa( struct in_addr in );

參 數: in 一個代表 Internet host 位址的結構

傳回值: 成功 - 一個代表位址的「點格式」(dotted) 字串

失敗 – NULL

說明: 此函式將一 Internet 位址轉換成「a.b.c.d」字串格式。

struct sockaddr {

        u_short sa_family;              /* address family */

        char    sa_data[14];            /* up to 14 bytes of direct address */

};

struct in_addr {

        union {

                struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;

                struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;

                u_long S_addr;

        } S_un;

#define s_addr  S_un.S_addr          /* can be used for most tcp & ip code */

#define s_host  S_un.S_un_b.s_b2     /* host on imp */

#define s_net   S_un.S_un_b.s_b1     /* network */

#define s_imp   S_un.S_un_w.s_w2     /* imp */

#define s_impno S_un.S_un_b.s_b4     /* imp # */

#define s_lh    S_un.S_un_b.s_b3     /* logical host */

};

struct sockaddr_in {

        short   sin_family;

        u_short sin_port;

        struct  in_addr sin_addr;

        char    sin_zero[8];

};

inet_addr():將字串格式的位址轉換成 32 位元 in_addr 的格式。

格 式: unsigned long PASCAL FAR inet_addr( const char FAR *cp );
參 數: cp 一個代表 IP 位址的「點格式」(dotted) 字串
傳回值: 成功 - 一個代表 Internet 位址的 unsigned long
失敗 - INADDR_NONE
說明: 此函式將一「點格式」的位址字串轉換成適用之 Intenet 位址。
「點格式」字串可爲以下四種方式之任一:
(i) a.b.c.d (ii) a.b.c (iii) a.b (iv) a

圖 1 的 hello 程式中,我們將 Local 資料寫到 dispmsg 中,再顯示出來;其

用法如下:

wsprintf((LPSTR)dispmsg, "OK! local ip=%s, local port=%d",
inet_ntoa(sa.sin_addr), ntohs(sa.sin_port));

【Winsock 提供的資料庫函式】

Winsock 也提供了同步與非同步的網路資料庫函式;不過讀者們要知道,此處的資料庫指的並非如 Informix, Oracle 等商業用途的資料庫系統,而是指主機IP 位址及名稱、well-known 服務的名稱及 Socket 型態及所用的 port number、以及協定(protocol)名稱及代碼等。

【同步資料庫函式】

首先我們來看一下第一組:gethostbyname() 及 gethostbyaddr() 函式這兩個函式的用途是讓我們可以由某個主機名稱求得它的 IP 位址,或是由它的 IP 位址求得它的名稱。一般我們經常會用到的是由名稱求得 IP 位址;因爲很少人會去記某臺機器的 IP 位址的,另外 TCP/IP 封包的 IP header 上也必須記載送、收主機的 IP 位址,而不是主機名稱。

gethostbyname():利用某一 host 的名稱來獲取該 host 的資料。

格 式: struct hostent FAR * PASCAL FAR gethostbyname( const char FAR *name );

參 數: name host 的名稱

傳回值: 成功 - 指向一個 hostent 結構的指標

失敗 - NULL (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式是利用 host 名稱來獲取該主機的其他資料,如 host 的位址、別名,位址的型態、長度等。

gethostbyaddr():利用某一 host 的 IP 位址來獲取該 host 的資料。

格 式: struct hostent FAR * PASCAL FAR gethostbyaddr( const char FAR *addr, int len, int type );

參 數: addr network 排列方式的位址

len addr 的長度

type PF_INET(AF_INET)

傳回值: 成功 - 指向一個 hostent 結構的指標

失敗 - NULL (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式是利用 IP 位址來獲取該主機的其他資料,如 host 的名稱、別名,位址的型態、長度等。

程式中呼叫的方式分別如下:

char host_name[30];

struct hostent far *htptr;

/* 假設 host_name 的值已先設定爲我們要求得資料的主機名稱 */

htptr = (struct hostent FAR *) gethostbyname( (char far *) host_name )

struct in_addr host_addr;

struct hostent far *htptr;

/* 假設 host_addr 的值已先設定爲我們要求得資料的主機的network byte order 方式的 IP 位址*/

htptr = (struct hostent FAR *) gethostbyaddr((char far *)&host_addr, 4, PF_INET)

一般言,程式中呼叫到 gethostbyname() 及 gethostbyaddr() 時,Winsock Stack 會先在 local 的 「hosts」檔中找看看是否有這個主機的資料;如果沒有, 則可能再透過「領域名稱服務」(Domain Name Service)的功能,向「名稱伺服器」(Name Server)查詢;所以呼叫這兩個函式時,有時會等一下子才獲得答覆。如果您想讓程式執行快一些的話,可將常用主機的資料放在 hosts 檔中,這樣就不必透過 DNS 去查詢了。

接下來我們來看 getservbyname() 及 getservbyport() 這兩個函式。大部份的讀者應該都用過 telnet、mail、ftp、news 等服務應用程式;這些應用程式的協定,比如服務名稱、伺服器端所用的 port number、以及 Socket 的型態,都是固定的;這些資料,我們就可以利用 getservbyname() 或 getservbyport()來取得,而不必刻意去記頌它們。

◎ getservbyname():依照服務 (service) 名稱及通訊協定(tcp/udp)來獲取該服務的其他資料。

格 式: struct servent * PASCAL FAR getservbyname( const char FAR *name, const char FAR *proto );

參 數: name 服務名稱

proto 通訊協定名稱

傳回值: 成功 - 一指向 servent 結構的指標

失敗 - NULL (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 利用服務名稱及通訊協定來獲得該服務的別名、使用的 port 號碼等。

◎ getservbyport():依照服務 (service) 的 port 號碼及通訊協定(tcp/udp)來獲取該服務的其他資料。

格 式: struct servent * PASCAL FAR getservbyport( int port, const char FAR *proto );

參 數: port 服務的 port 編號

proto 通訊協定名稱

傳回值: 成功 - 一指向 servent 結構的指標

失敗 - NULL (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 利用 port 編號及通訊協定來獲得該服務的名稱、別名等。

程式中的使用方法分別爲:

char serv_name[20];
char proto[10];
struct servent far *svptr;
/* 假設 serv_name 及 proto 已先設好服務名稱及通訊協定 */
svptr = (struct servent FAR *)getservbyname( (char far *)serv_name, (char far*)proto )

int serv_port;
char proto[10];
struct servent far *svptr;
/* 假設 serv_port 及 proto 已先設好服務所用的 port number 及通訊協定 */

svptr = (struct servent FAR *)getservbyport( htons(serv_port), (char far*)proto) )

Winsock 環境下,我們能夠查詢到的服務資料都是存放在 local 的「services」檔中;這個檔所存放的都是 well-known 的服務,基本上我們是不需去更改它的。讀者也可以將自己提供的服務加到這個檔中,不過您所用的服務資料要公諸於世,不然別人的 services 檔中可是沒有您的服務的資料喲。

最後的這組 getprotobyname() 及 getprotobynumber() 函式是用來取得一些「協定」的資料,比如 tcp、udp、igmp 等。一般而言,我們是不太會用到的。

◎ getprotobyname():依照通訊協定 (protocol) 的名稱來獲取該通訊協定的其他資料。

格 式: struct protoent FAR * PASCAL FAR getprotobyname( const char FAR *name );

參 數: name 通訊協定名稱

傳回值: 成功 - 一指向 protoent 結構的指標

失敗 - NULL (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 利用通訊協定的名稱來得知該通訊協定的別名、編號等資料。

◎ getprotobynumber():依照通訊協定的編號來獲取該通訊協定的其他資料。

格 式: struct protoent FAR * PASCAL FAR
getprotobynumber( int number );
參 數: number 以 host order 排列方式的通訊協定編號
傳回值: 成功 - 一指向 protoent 結構的指標
失敗 - NULL (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)
說明: 利用通訊協定的編號來得知該通訊協定的名稱、別名等資料。

程式中呼叫方式分別如下:

struct protoent far *ptptr;
char proto_name[20];
/* 假設 proto_name 已先設好協定名稱 */

ptptr = (struct protoent FAR *)getprotobyname( (char far *)proto_name)

struct protoent far *ptptr;
int proto_num;
/* 假設 proto_num 已先設好協定編號 */
ptptr = (struct protoent FAR *)getprotobynumber( proto_num )

Winsock Stack 對於應用程式呼叫 getprotobyname() 及 getprotobynumber()的資料,是取自於 local 的「protocol」檔;如無需要,我們也不用去變更這個檔案的內容。

(圖 2)hello 程式呼叫同步資料庫函式

【非同步資料庫函式】

Winsock 1.1 針對前面筆者所描述的 6 個同步資料庫函式,也提供了相對的6 個非同步資料庫函式,它們分別是 WSAAsyncGetHostByName()、WSAAsyncGetHostByAddr()、WSAAsyncGetServByName()、WSAAsyncGetServByPort()、WSAAsyncGetProtoByName()、WSAAsyncGetProtoByNumber()。

由於它們取得的資料與同步資料庫函式相同,所以筆者僅以WSAAsyncGetHostByName() 爲例,說明這些非同步函式,並告訴各位讀者,同步和非同步資料庫函式不同的地方。

由字面來看,「非同步」的意思就是我們發出問題時,並不會馬上得到答覆,而等到系統取到資料時再告知我們。沒錯,這些非同步資料庫函式的作用就是這樣。和 WSAAsyncSelect() 函式一樣,我們要告訴 Winsock 系統一個接受通知訊息的視窗及訊息代碼,以便系統通知我們。

我們呼叫同步資料庫函式時,return 值 是一個指到相對資料的暫存區,而這個資料暫存區是由系統所提供的;但是呼叫非同步資料庫函式時,我們必須自己準備資料暫存區,並將此暫存區的位址當成參 數,傳給系統,以便系統用來儲存取到的資料。讀者們必須特別注意一點:在系統通知資料取得成功或失敗前,千萬不可將傳給系統的資料暫存區刪除釋放,不然當 系統取得資料要寫入時,資料區已不見了,會導至當機的。除此之外,資料暫存區的大小一定要夠大,才足夠讓系統用來存放取得的資料。(Winsock 規格中的建議值是MAXGETHOSTSTRUCT 1024 bytes 大小的暫存區,筆者認爲太大了,100 byets差不多就太夠了)

呼叫非同步資料庫函式時,得到的 return 值是一個代碼,此代碼代表的就是此項呼叫在系統內的編號;由於是非同步,所以我們在得到答案前,仍可呼叫 WSACancelAsyncRequest() 函式來取消原先的呼叫,這個取消的動作就要利用到該代碼了。另外,當我們收到結果通知時,wParam 的值也是這個代碼;我們此時可以利用 WSAGETASYNCERROR(lParam) 來得知資料取得是成功或失敗;如果失敗的原因是原先傳入的暫存區太小的話,我們亦可利用WSAASYNCGETBUFLEN(lParam) 來得知至少要多大的暫存區纔夠。

◎ WSAAsyncGetHostByName():利用某一 host 的名稱來獲取該 host 的資料。(非同步方式)

格 式: HANDLE PASCAL FAR WSAAsyncGetHostByName( HWND hWnd,
unsigned int wMsg, const char FAR *name, char FAR *buf, int buflen );

參 數: hWnd 動作完成後,接受訊息的視窗 handle
wMsg 傳回視窗的訊息
name host 名稱
buf 存放 hostent 資料的暫存區
buflen buf 的大小
傳回值: 成功 - 代表此非同步動作的 handle 代碼
失敗 - 0 (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)
說明: 此函式是利用 host 名稱來獲取其他的資料,如 host 的位址、別名,位址的型態、長度等。使用者呼叫此函式時必須傳入要接收資料的視窗 handle、訊息代碼、資料的存放位址指標等,以便得到資料時可以通知該視窗來使用資料。呼叫此函式後會馬上回到使用者的呼叫點並傳回一個 handle 代碼,此代碼可用來辨別此非同步動作或用來取消此非同步動作。當資料取得後,系統會送一個訊息到使用者指定的視窗。

◎ WSACancelAsyncRequest():取消某一未完成的非同步要求。

格 式: int PASCAL FAR WSACancelAsyncRequest( HANDLEhAsyncTaskHandle );

參 數:hAsyncTaskHandle 要取消的 task handle 代碼
傳回值: 成功 - 0
失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)
說明: 此函式是用來取消原先呼叫但尚未完成的WSAAsyncGetXByY(),例如 WSAAsyncGetHostByName(),的動作。參數 hAsyncTaskHandle 即爲呼叫WSAAsyncGetXByY() 時傳回之代碼值。若是原先呼叫之非同步要求已經完成,則無法加以取消。

(圖 3)hello 程式呼叫非同步資料庫函式

【結語】

筆者已經爲各位介紹了大部份 Winsock 應用程式設計時會用到的函式,不知讀者中是否已有人開始練習自己寫 Winsock 網路程式了嗎?下一期,筆者會將剩下的函式都介紹完。再此筆者並期待各位除了使用別人設計的網路軟體外,大家也都能自己練習設計出一些不錯的網路應用軟體,讓世界其他國家的人知道臺灣也有能人的;願共勉之。

其它

接著筆者要再爲各位介紹剩下的幾個函式,包括 select()、setsockopt()、getsockopt(),以及變更系統的 Blocking Hook 函式時,所要用到的WSASetBlockingHook() 和 WSAUnhookBlockingHook()。

select【查詢讀寫連接中斷狀態】

如果寫過 UNIX BSD socket 程式的讀者,一定都知道這個select()函式是很好用的。因爲它可以幫您檢查一整組(set)的 sockets 是否可以讀、寫資料,也可以用來檢查 socket 是否已和對方連接成功,或者是對方是否已將相對的socket 關閉等。但是在 Winsock 1.1 及 MS Windows 3.X 「非強制性多工」的環境下,它是否仍是那麼好用呢?我們在使用它時,是否要注意些什麼呢?

◎ select():檢查一或多個 Sockets 是否處於可讀、可寫或錯誤的狀態。

格式:

int PASCAL FAR select( int nfds, fd_set FAR *readfds, fd_set FAR *writefds, fd_set FAR *exceptfds,

   const struct time val FAR *timeout )

參數:

nfds:     此參數在此並無作用

readfds:  要被檢查是否可讀的 Sockets

writefds: 要被檢查是否可寫的 Sockets

exceptfds:要被檢查是否有錯誤的 Sockets

timeout:  此函式該等待的時間

傳回值: 成功 - 符合條件的 Sockets 總數 (若 Timeout 發生,則爲0)

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明:使用者可利用此函式來檢查 Sockets 是否有資料可被讀取,或是有空間可以寫入,或是有錯誤發生。Winsock 1.1 所提供的 select() 函式與 UNIX BSD 的 select() 函式,在參數的個數及資料型態上是一樣,都有 nfds、readfds、writefds、exceptfds、及 timeout五個參數;但是 Winsock 的 nfds 是沒有作用的,有這個參數的目的只是爲了與 UNIX BSD 的 select() 函式一致。至於 readfds、writefds、exceptfds 同樣是一組 sockets 的集合,所以您可以同時設定許多 sockets 的號碼在這三個參數裏面;當然這些 sockets 必須是屬於您的這個應用程式所建立的。如果您設定的 socket 號碼中有任一個不是屬於您的這個程式的話,呼叫 select() 函式便會失敗(錯誤碼爲 10038 WSAENOTSOCK)。

Winsock 同樣也提供了一些 macros 來讓您設定或檢查 readfds、writefds、exceptfds 的值,包括有:

²           FD_ZERO(*set) -- 將 set 的值清乾淨

²           FD_SET(s, *set) -- 將 s 加到 set 中

²           FD_CLR(s, *set) -- 將 s 從 set 中刪除

²           FD_ISSET(s, *set) -- 檢查 s 是否存在於 set 中

其中 s 代表的是某一個 socket 的號碼,set 代表的就是 readfds、writefds 或 exceptfds。

讀者們要知道參數readfds、writefds及exceptfds 都是「called by value- result」。

「called by value-result」的意思就是說,我們在將參數傳給系統時,要先設啓始值,並將這些參數的位址(address)告訴系統;而系統則會利用到這些值來做些運算或其他用途,最後並將結果再寫回這些參數的位址中。因此這些參數的值在傳入前和函式回返後可能會不同,所以每次呼叫select() 前對這些參數一定要重新設定它們的值。

假設我們要檢查 socket 1 和 2 目前是否可以用來傳送資料,以及 socket 3 是否有資料可讀,我們不打算檢查 sockets 是否有錯誤發生,所以 exceptfds 設爲NULL。步驟大致如下:

FD_ZERO( &writefds );           //清除 writefds

FD_ZERO( &readfds );            //清除 readfds

FD_SET( 1, &writefds );         //將 socket 1 加到 writefds

FD_SET( 2, &writefds );         //將 socket 2 加到 writefds

FD_SET( 3, &readfds );          //將 socket 3 加到 readfds

select( ..., &readfds, &writefds, NULL, ...) /* 呼叫 select() 來檢查事件 */

if(FD_ISSET( 1, &writefds ))    //檢查 socket 1 是否可寫

send( 1, data );           //呼叫 send() 一定成功

if (FD_ISSET( 2, &writefds ))   //檢查 socket 2 是否可寫

send( 2, data );           //呼叫 send() 一定成功

if (FD_ISSET( 3, &readfds ))    //檢查 socket 2 是否可讀

recv( 3, data );           //呼叫 recv() 一定成功

select() 函式的第五個參數「timeout」,是讓我們用來設定 select 函式要等待(block)多久。茲述說如下:

(1)如果 timeout 設爲「NULL」,那麼 select() 就會一直等到「至少」某一個 socket 的事件成立了纔會 return,這和其他的 blocking 函式一樣。

select( ..., NULL )             /* blocking */

(2)如果 timeout 的值設爲 {0, 0} (秒, 微秒),那麼 select() 在檢查後,不管有沒有 socket 的事件成立,都會馬上 return,而不會停留。

timeout.tv_sec = timeout.tv_usec = 0;

select( ..., &timeout )         /* non-blocking */

(3)如果 timout 設爲 {m, n},那麼就會等到至少某一個 socket 的事件發生,或是時間到了(m 秒 n 微秒),纔會 return。

timeout.tv_sec = m;

timeout.tv_usec = n;

select( ..., &timeout )         /* wait m secconds n microseconds */

在 UNIX 系統上,我們通常會利用select()來做「polling」的動作,檢查事件是否發生;但是在 MS Windows 3.X 的環境下一直做 polling 的動作一定要非常小心,不然可能會造成整個 Windows 系統停住(因爲 CPU 都被您的程式佔用了);所以使用時一定要注意「控制權釋放」,不然就是「不要將 timeout 設爲 {0,0}」(因爲 timeout 設爲 {0,0} 的話, Winsock 系統內部可能不會呼叫到Blocking Hook 函式來釋放控制權)。UNIX 系統由於是「Time Sharing」的方式,所以並不會有類似的問題。(所謂 polling 的動作是指在程式中有一個迴圈,而在迴圈內一直呼叫像select這樣的函式做檢查的動作

select()除了可以用來檢查socket是否可讀寫外,對於non-blocking的socket在呼叫connect()後,也可利用select()的 writefds 來檢查連接是否已經成功了(當這個non-blocking的socket被設定在 writefds,且被 select 成功時);此外,我們亦可利用readfds來檢查 TCP socket 連接的對方是否已經關閉了(當此socket被設定在readfds,且被select成功,但呼叫recv去收資料卻 return 0 時)。

UNIX 系統上因爲沒有提供 WSAAsyncSelect() 函式,所以我們要用 select()函式來做 polling 的動作;但是 Winsock 系統上已經有了可以設定非同步事件的WSAAsyncSelect() 函式,爲了讓 MS Windows「訊息驅動」(message driven)的環境更有效率,讀者們應該儘量使用 WSAAsyncSelect(),而少用 select() 的方式;這也是當初爲什麼要定義一個 WSAAsyncSelect() 函式的最大目的。

setsockopt【變更socket options】

Winsock 1.1 也提供了一個變更 socket options 的 setsockopt() 函式;由於options 的項目很多,筆者僅就數個較會用到的項目來解說,其餘的項目請讀者們自行研究。

◎ setsockopt():設定 Socket 的 options。

格式:

int PASCAL FAR setsockopt( SOCKET s, int level, int optname, const char FAR *optval, int optlen )

參數:

s:        Socket 的識別碼

level:    option 設定的 level (SOL_SOCKET 或 IPPROTO_TCP)

optname:  option 名稱

optval:   option 的設定值

optlen:   option 設定值的長度

傳回值:

成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來設定 Socket 的一些 options,藉以更改其動作。可更改的options 有:(詳見 Winsock Spec. 54 頁)

Option               Type

SO_BROADCAST         BOOL

SO_DEBUG             BOOL

SO_DONTLINGER        BOOL

SO_DONTROUTE         BOOL

SO_KEEPALIVE         BOOL

SO_LINGER            struct linger FAR*

SO_OOBINLINE         BOOL

SO_RCVBUF            int

SO_REUSEADDR         BOOL

SO_SNDBUF            int

TCP_NODELAY          BOOL

(1)SO_BROADCAST -- 適用於 UDP socket。其意義是允許UDP socket「廣播」broadcast訊息到網路上。

(2)SO_DONTLINGER -- 適用於 TCP socket。其意義是讓 socket 在呼叫 closesocket() 關閉時,能馬上 return,而不用等到資料都送完後才從函式呼叫return;closesocket() 函式 return 後,系統仍會繼續將資料全部送完後,才真正地將這個 socket 關閉。一個 TCP socket 在開啓時的預設值即是 Don't Linger。

(3)SO_LINGER -- 適用於 TCP socket 來設定 linger 值之用。如果 linger的 值設爲 0,那麼在呼叫 closesocket() 關閉 socket 時,如果該 socket 的 output buffer 中還有資料的話,將會被系統所忽略,而不會被送出,此時 closesocket() 也會馬上 return;如果 linger 值設爲 n 秒,那麼系統就會在這個時間內,嘗試去送出output buffer 中的資料,時間到了或是資料送完了,纔會從 closesocket() 呼叫return。

(4)SO_REUSEADDR -- 允許 socket 呼叫 bind() 去設定一個已經用過的位址(含 port number)。

我們就以設定某個socket的 linger 值爲例,看看程式中該如何呼叫 setsockopt() 這個函式:

struct linger Linger;

Linger.l_onoff = 1; //開啓 linger 設定

Linger.l_linger = n; //設定 linger 時間爲 n 秒

setsockopt( s, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &Linger, sizeof(struct linger) )

相對地,如果我們想要知道目前的某個 option 的設定值,那麼就可以利用getsockopt() 函式來取得。

getsockopt【獲取socket options】

◎ getsockopt():取得某一 Socket 目前某個 option 的設定值。

格式:

int PASCAL FAR getsockopt( SOCKET s, int level, int optname, char FAR *optval, int FAR *optlen )

參數:

S:         Socket 的識別碼

Level:     option 設定的 level

optname:   option 名稱

optval:    option 的設定值

Optlen:    option 設定值的長度

傳回值:

成功 – 0

失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式用來獲取目前 Socket的某些 options 設定值。同樣地,我們仍以取得某個 socket 的 linger 值爲例,看一下程式中應該如何呼叫 getsockopt():

struct linger Linger;

int opt_len = sizeof(struct linger);

getsockopt( s, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &Linger, &opt_len)

WSASetBlockingHook

【什麼是 Blocking Hook 函式及如何設定自己的 Blocking Hook 函式】

什麼是「Blocking Hook」函式呢?在解釋之前,我們要先來剖析一下Winsock 1.1 提供的 Blocking 函式(如 accept、connect 等)的內部究竟做了哪些事?在 Winsock Stack 的 Blocking 函式內部,除了會檢查一些條件外(比如該應用程式是否已呼叫過 WSAStartup()?傳入的參數是否正確?等等),便會進入一個類似下面的迴圈:

for (;;)

{

/* 執行 Blocking Hook 函式 */

while (BlockingHook());

/* 檢查使用者是否已經呼叫了 WSACancelBlockingCall() */

if (operation_cancelled()) break;

/* 檢查動作是否完成了? */

if (operation_complete()) break;

}

現在我們可以很清楚地知道 Blocking 函式的迴圈中,有三件重要的事:

(1)執行 Blocking Hook 函式

(2)檢查使用者是否呼叫了 WSACancelBlockingCall()來取消此 Blocking 函式的呼叫?

(3)檢查此 Blocking 函式的動作是否已經完成了?

讀者們必須注意,不同的 Winsock Stack 在執行這三件事時的順序可能會不相同;有的 Winsock Stack 可能會先檢查 Blocking 函式的動作是否已經完成了,然後再執行 Blocking Hook 函式;所以 Blocking Hook 函式有可能不會被呼叫到。待會解釋完 Blocking Hook 函式的重點後,讀者們就可以知道筆者爲什麼在前面告訴各位在使用 polling 方式時一定要非常小心了。

由上面的迴圈,我們現在可以知道 Blocking Hook 函式的使用時機是讓系統在等待 Blocking 函式完成前所呼叫的,它並不是給我們自己的應用程式所使用的。Winsock 系統本身內部就有一個預設的 Blocking Hook 函式;現在我們就來看一下這個預設的 Blocking Hook 函式會做些什麼事?

BOOL DefaultBlockingHook(void)

{

MSG msg;

BOOL ret;

/* 取得下一個訊息;如果有,就處理它;如果沒有,就釋出控制權 */

ret = (BOOL) PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE);

if (ret) {

TranslateMessage(&msg);

DispatchMessage(&msg);

}

return ret;

}

Blocking Hook 函式中很重要的地方就是:讓 Blocking 函式在等待動作完成前能夠處理其他訊息,或是釋出 CPU 控制權,以便讓其他的應用程式也有執行的機會。

現在回到前面一點的地方,大家仔細想一想:如果在一個 Winsock Stack 的Blocking 函式的迴圈內,先檢查 Blocking 函式的動作是否已經完成了,然後再執行 Blocking Hook 函式的話;那麼是否就有可能不會釋出 CPU 控制權來讓其他的程式有執行的機會呢?如果我們的程式中再有類似下面的一個迴圈,那麼整個Windows 環境可能就會因我們的程式而 hang 住了。

for (;;)

{

FD_ZERO(&writefds);

FD_SET( s, &writefds );

timeout.tv_sec = timeout.tv_usec = 0;

n = select( 64, NULL, &writefds, NULL, &timeout );

if ( n > 0 )  break;

if ( n == 0)  continue;/* timeout */

...

}

send( s, data ... );

在這個迴圈例子中,我們原是希望利用 select() 及 polling 的方式來檢查 socket  的 output buffer 中是否尚有空間可寫入資料?如果此時 output buffer 恰好滿了, select() 函式中一檢查到如此的情況,且 timeout 又是 {0,0},那麼就會馬上return 0,而不會呼叫到 Blocking Hook 函式來釋放 CPU 控制權給 Windows 環境中的其他程式(包括 Winsock 收送的 Protocol Stack );由於沒有分配到 CPU 時間,所以 Winsock Kernel 便無法將 output buffer 中任何資料送出; Windows 系統因此就 hang 住了 !

Blocking Hook 函式中除了 CPU 控制權釋放的問題外,還需注意什麼呢?大家再看一看前面 Blocking 函式的迴圈;迴圈內呼叫 Blocking Hook 函式是包在另一個無窮的 while 迴圈內。如果一個 Blocking Hook 函式的 return 值永遠不爲 0 的話,那麼也就永遠被困在這個無窮迴圈內了;所以我們在設計自己的 Blocking Hook 函式時一定也要非常小心這個 return 值。

知道了 Blocking Hook 函式的用途及設計 Blocking Hook 函式該注意的地方後,我們究竟要如何取代掉系統原有的 Blocking Hook 函式呢?那就要利用WSASetBlockingHook() 函式了。

◎      WSASetBlockingHook():建立應用程式指定的 blocking hook 函式。

格式: FARPROC PASCAL FAR WSASetBlockingHook( FARPROC   lpBlockFunc )

參數: lpBlockfunc 指向要裝設的 blocking hook 函式的位址的指標

傳回值:指向前一個 blocking hook 函式的位址的指標

說明: 此函式讓使用者可以設定他自己的 Blocking Hook 函式,以取代原先系統預設的函式。被設定的函式將會在應用程式呼叫到「blocking」動作時執行。唯一可在使用者指定的 blocking hook 函式中呼叫的 Winsock 介面函式只有WSACancelBlockingCall()。假設我們自己設計了一個 Blocking Hook 函式叫 myblockinghook,那麼在程式中向 Winsock 系統註冊的方法如下:(其中_hInst代表此task的 Instance)

FARPROC lpmybkhook = NULL;

lpmybkhook = MakeProcInstance( (FARPROC)myblockinghook, _hInst) );

WSASetBlockingHook( (FARPROC)lpmybkhook );

我們在設定自己的 Blocking Hook 程式後,仍可以利用WSAUnhookBlockingHook() 函式,來取消我們設定的 Blocking Hook 函式,而變更回原先系統內定的 Blocking Hook 函式。

◎      WSAUnhookBlockingHook():復原系統預設的 blocking hook 函式。

格  式: int PASCAL FAR WSAUnhookBlockingHook( void )

參  數: 無

傳回值: 成功 – 0

         失敗 - SOCKET_ERROR (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式取消使用者設定的 blocking hook 函式,而回復系統原先預設的 blocking hook 函式。

最後筆者要再說明一點,一個應用程式所設定的 Blocking Hook 函式,只會被這個應用程式所使用;其他的應用程式並不會執行到您設定的 Blocking Hook 函式的。另外若非極有必要,最好是不要任意變更系統的 Blocking Hook 函式;因爲一旦您沒有設計好的話,整個 Windows 環境可能就完蛋了。

【結語】

四期的「Winsock 應用程式設計篇」在此結束了;筆者除了介紹 Winsock API  外,也將自己親身設計 winsock.dll 的經驗與各位讀者分享了;希望這幾期的文章,對於國內想要在 Winsock 1.1 環境上開發網路應用程式的讀者有些許的幫助。謝謝大家。

[Microsoft Windows-specific Extensions]

(1)   WSAAsyncGetHostByAddr():利用某一 host 的位址來獲取該 host 的資料。(非同步方式)

格  式: HANDLE PASCAL FAR WSAAsyncGetHostByAddr( HWND hWnd,  unsigned int wMsg, const char FAR *addr, int len, int type, char FAR *buf, int buflen );

參  數:

hWnd 動作完成後,接受訊息的視窗 handle

wMsg  傳回視窗的訊息

addr network 排列方式的位址

len addr 的長度

type PF_INET(AF_INET)

buf  存放 hostent 資料的區域

buflen buf 的大小

傳回值: 成功 - 代表此 Async 動作的 handle

失敗 - 0  (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式是利用位址來獲取 host 的其他資料,如 host 的名稱、別名, 位址的型態、長度等。使用者呼叫此函式時必須傳入要接收資料的視窗handle、訊息代碼、資料的存放位置指標等,以便得到資料時可以通知該視窗來使用資料。呼叫此函式後會馬上回到使用者的呼叫點並傳回一個 handle,此 handle 可用來辨別此非同步動作或用來取消此非同步動作。當資料取得後,會送一個訊息到使用者指定的視窗。

(2)   WSAAsyncGetHostByName():利用某一 host 的名稱來獲取該 host 的資料。 (非同步方式)

格  式: HANDLE PASCAL FAR WSAAsyncGetHostByName( HWND hWnd, unsigned int wMsg, const char FAR *name, char FAR *buf, int buflen );

參  數:

hWnd 動作完成後,接受訊息的視窗 handle

wMsg  傳回視窗的訊息

name host 名稱

buf  存放 hostent 資料的區域

buflen  buf 的大小

傳回值: 成功 - 代表此 Async 動作的 handle

失敗 - 0  (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 此函式是利用 host 名稱來獲取其他的資料,如 host 的位址、別名, 位址的型態、長度等。使用者呼叫此函式時必須傳入要接收資料的視窗handle、訊息代碼、資料的存放位置指標等,以便得到資料時可以通知該視窗來使用資料。呼叫此函式後會馬上回到使用者的呼叫點並傳回一個 handle,此handle 可用來辨別此非同步動作或用來取消此非同步動作。當資料取得後,會送一個訊息到使用者指定的視窗。

(3) WSAAsyncGetProtoByName():依照通訊協定的名稱來獲取該通訊協定的其他資料。(非同步方式)

格  式: HANDLE PASCAL FAR WSAAsyncGetProtoByName( HWND hWnd, unsigned int wMsg, const char FAR *name, char FAR *buf, int buflen );

參  數: hWnd 動作完成後,接受訊息的視窗 handle

wMsg 傳回視窗的訊息

name 通訊協定名稱

buf  存放 protoent 資料的區域

buflen buf 的大小

傳回值: 成功 - 代表此 Async 動作的 handle

失敗 - 0  (呼叫 WSAGetLastError() 可得知原因)

說明: 利用通訊協定的名稱來得知該通訊協定的別名、編號等資料。使用者呼叫此函式時必須傳入要接收資料的視窗 handle、訊息代碼、資料的存放位置指標等,以便得到資料時可以通知該視窗來使用資料。呼叫此函式後會馬上回到使用者的呼叫點並傳回一個 handle,此  handle可用來辨別此

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