mfc教程_ socket类的设计和实现.htm

MFC (Microsoft Foundation Class Library)中的各种类结合起来构成了一个应用程序框架

      <P align=justify>Close();</P>
      <P align=justify>WSASetLastError(nResult);</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>return FALSE;</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>其中：</P>
      <P align=justify>参数1表示本socket的端口，缺省是0，如果要创建数据报的socket，则必须指定一个端口号。</P>
      <P align=justify>参数2表示本socket的类型，缺省是SOCK_STREAM，表示面向连接类型。</P>
      <P align=justify>参数3是屏蔽位，表示希望对本socket监测的事件，缺省是FD_READ | FD_WRITE | FD_OOB 
      | FD_ACCEPT | FD_CONNECT | FD_CLOSE。</P>
      <P align=justify>参数4表示本socket的IP地址字符串，缺省是NULL。</P>
      <P 
      align=justify>Create调用Socket函数创建一个socket，并把它捆绑在this所指对象上，监测指定的网络事件。参数2和3被传递给Socket函数，如果希望创建数据报的socket，不要使用缺省参数，指定参数2是SOCK_DGRM。</P>
      <P align=justify>如果上一步骤成功，则调用bind给新的socket分配端口和IP地址。</P>
      <P align=justify>（2）Socket函数</P>
      <P align=justify>接着，分析Socket函数，其实现如下：</P>
      <P align=justify>BOOL CAsyncSocket::Socket(int nSocketType, long 
      lEvent,</P>
      <P align=justify>int nProtocolType, int nAddressFormat)</P>
      <P align=justify>{</P>
      <P align=justify>ASSERT(m_hSocket == INVALID_SOCKET);</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>m_hSocket = 
      socket(nAddressFormat,nSocketType,nProtocolType);</P>
      <P align=justify>if (m_hSocket != INVALID_SOCKET)</P>
      <P align=justify>{</P>
      <P align=justify>CAsyncSocket::AttachHandle(m_hSocket, this, FALSE);</P>
      <P align=justify>return AsyncSelect(lEvent);</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>return FALSE;</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>其中：</P>
      <P align=justify>参数1表示Socket类型，缺省值是SOCK_STREAM。</P>
      <P align=justify>参数2表示希望监测的网络事件，缺省值同Create，指定了全部事件。</P>
      <P 
      align=justify>参数3表示使用的协议，缺省是0。实际上，SOCK_STREAM类型的socket使用TCP协议，SOCK_DGRM的socket则使用UDP协议。</P>
      <P 
      align=justify>参数4表示地址族（地址格式），缺省值是PF_INET（等同于AF_INET）。对于TCP/IP来说，协议族和地址族是同值的。</P>
      <P 
      align=justify>在socket没有被创建之前，成员变量m_hSocket是一个无效的socket句柄。Socket函数把协议族、socket类型、使用的协议等信息传递给WinSock 
      API函数socket，创建一个socket。如果创建成功，则把它捆绑在this所指对象。</P>
      <P align=justify>（3）捆绑（Attatch）</P>
      <P 
      align=justify>捆绑过程类似于其他Windows对象，将在模块线程状态的WinSock映射中添加一对新的映射：this所指对象和新创建的socket对象的映射。</P>
      <P 
      align=justify>另外，如果本模块线程状态的“socket窗口”没有创建，则创建一个，该窗口在异步操作时用来接收WinSock的通知消息，窗口句柄保存到模块线程状态的m_hSocketWindow变量中。函数AsyncSelect将指定该窗口为网络事件消息的接收窗口。</P>
      <P align=justify>函数AttachHandle的实现在此不列举了。</P>
      <P align=justify>（4）指定要监测的网络事件</P>
      <P 
      align=justify>在捆绑完成之后，调用AsyncSelect指定新创建的socket将监测的网络事件。AsyncSelect实现如下：</P>
      <P align=justify>BOOL CAsyncSocket::AsyncSelect(long lEvent)</P>
      <P align=justify>{</P>
      <P align=justify>ASSERT(m_hSocket != INVALID_SOCKET);</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>_AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;</P>
      <P align=justify>ASSERT(pState-&gt;m_hSocketWindow != NULL);</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>return WSAAsyncSelect(m_hSocket, 
      pState-&gt;m_hSocketWindow,</P>
      <P align=justify>WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent) != SOCKET_ERROR;</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>函数参数lEvent表示希望监视的网络事件。</P>
      <P align=justify>_ 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。</P>
      <P 
      align=justify>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。</P>
      <P 
      align=justify>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。</P>
      <P 
      align=justify>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。</P>
      <P align=justify>对于其他网络事件，就不一一解释了。</P>
      <P 
      align=justify>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：</P>
      <P 
      align=justify>OnAccept、OnClose、OnConnect、OnOutOfBandData、OnReceive、OnSend。</P>
      <P align=justify>（5）Bind函数</P>
      <P 
      align=justify>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：</P>
      <P align=justify>BOOL CAsyncSocket::Bind(UINT nSocketPort, LPCTSTR 
      lpszSocketAddress)</P>
      <P align=justify>{</P>
      <P align=justify>USES_CONVERSION;</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>//使用WinSock的地址结构构造地址信息</P>
      <P align=justify>SOCKADDR_IN sockAddr;</P>
      <P align=justify>memset(&amp;sockAddr,0,sizeof(sockAddr));</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>//得到地址参数的值</P>
      <P align=justify>LPSTR lpszAscii = T2A((LPTSTR)lpszSocketAddress);</P>
      <P align=justify>//指定是Internet地址类型</P>
      <P align=justify>sockAddr.sin_family = AF_INET;</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>if (lpszAscii == NULL)</P>
      <P align=justify>//没有指定地址，则自动得到一个本地IP地址</P>
      <P align=justify>//把32比特的数据从主机字节序转换成网络字节序</P>
      <P align=justify>sockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);</P>
      <P align=justify>else</P>
      <P align=justify>{</P>
      <P align=justify>//得到地址</P>
      <P align=justify>DWORD lResult = inet_addr(lpszAscii);</P>
      <P align=justify>if (lResult == INADDR_NONE)</P>
      <P align=justify>{</P>
      <P align=justify>WSASetLastError(WSAEINVAL);</P>
      <P align=justify>return FALSE;</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>sockAddr.sin_addr.s_addr = lResult;</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>//如果端口为0，则WinSock分配一个端口（1024—5000）</P>
      <P align=justify>//把16比特的数据从主机字节序转换成网络字节序</P>
      <P align=justify>sockAddr.sin_port = htons((u_short)nSocketPort);</P>
      <P align=justify></P>
      <P align=justify>//Bind调用WinSock API函数bind</P>
      <P align=justify>return Bind((SOCKADDR*)&amp;sockAddr, 
      sizeof(sockAddr));</P>
      <P align=justify>}</P>
      <P align=justify>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。</P>
      <P 
      align=justify>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）。</P>
      <P align=justify>（6）总结Create的过程</P>
      <P 
      align=justify>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。</P>
      <P 
      align=justify>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。</P>
      <P align=justify></P>
      <LI><A name=_Toc452641021></A><A name=_Toc457299161></A><B>异步网络事件的处理</B> 
      <P></P></LI></OL>
    <P 
    align=justify>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。</P>
    <P 
    align=justify>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：</P>
    <P align=justify>switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))</P>
    <P align=justify>{</P>
    <P align=justify>case FD_READ:</P>
    <P align=justify>{</P>
    <P align=justify>DWORD nBytes;</P>
    <P align=justify>//得到可以一次读取的字节数</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;IOCtl(FIONREAD, &amp;nBytes);</P>
    <P align=justify>if (nBytes != 0)</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;OnReceive(nErrorCode);</P>
    <P align=justify>}</P>
    <P align=justify>break;</P>
    <P align=justify>case FD_WRITE:</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;OnSend(nErrorCode);</P>
    <P align=justify>break;</P>
    <P align=justify>case FD_OOB:</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;OnOutOfBandData(nErrorCode);</P>
    <P align=justify>break;</P>
    <P align=justify>case FD_ACCEPT:</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;OnAccept(nErrorCode);</P>
    <P align=justify>break;</P>
    <P align=justify>case FD_CONNECT:</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;OnConnect(nErrorCode);</P>
    <P align=justify>break;</P>
    <P align=justify>case FD_CLOSE:</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;OnClose(nErrorCode);</P>
    <P align=justify>break;</P>
    <P align=justify></P>
    <P 
    align=justify>lParam是WM_SOCKET_NOFITY的消息参数，OnSocketNotify传递给函数DoCallBack，表示通知事件。</P>
    <P 
    align=justify>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。</P>
    <P align=justify>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：</P>
    <P align=justify>pSocket-&gt;Create(0, SOCK_STREAM, </P>
    <P align=justify>FR_WRITE|FR_OOB|FR_ACCEPT|FR_CLOSE);</P>
    <P 
    align=justify>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。</P>
    <P align=justify></P>
    <LI><A name=_Toc452641022></A><A name=_Toc457299162></A><B>CSocket</B> 
    <P></P>
    <P 
    align=justify>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。</P>
    <P 
    align=justify>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。</P>
    <P 
    align=justify>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。</P>
    <P align=justify>int CSocket::Receive(void* lpBuf, int nBufLen, int 
    nFlags)</P>
    <P align=justify>{</P>
    <P align=justify>//m_pbBlocking是CSocket的成员变量，用来标识当前是否正在进行</P>