linux tcp/ip编程和windows tcp/ip编程差别以及windows socket编程详解

最近要涉及对接现有应用visual c++开发的tcp客户端，花时间了解了下windows下tcp开发和linux的差别，从开发的角度而言，最大的差别是头文件（早期为了推广尽可能兼容，后面越来越扩展，2.0之后更是如此）。从实现的角度来说，跟c/c++开发一样，windows和Linux就是两大阵营，除了标准c/c++部分外，有着各自大量的扩展特性。这个例子比较有点像是关系型数据库，标准都是ISO SQL，但是实现机制、性能、API等，每个数据库厂家都不同，比如oracle/mysql/postgresql都是各有所长。

windows下是：

#include<winsock.h>
#include<winsock2.h>

说白了winsock2.h是winsock.h的升级版，一般而言没有必要使用winsock（其实winsock2是98年公布的,winsock（winsock借鉴了berkeley socket api的思想）则是93年，完全算不上新，98之后的系统已经完全支持了并且是现在的标准，微软于2015年7月终止了对windows 2003的支持），具体差别baidu也可以看到，或者参考《windows sockets网络编程》，windows网络编程不可多得的参考书之一。

linux下是：

#include <netinet/in.h> //大部分都在这儿
#include <unistd.h> // close函数在这儿
#include <sys/socket.h> // 在in.h里已经包含了，可以省了
#include <errno.h> // 错误处理
#include <sys/types.h> // 系统类型定义

因为我们的客户端应用跑在windows下，所以下面重点讲讲windows socket编程，入门官方资料可参考 Getting Started With Winsock https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms738545(v=vs.85).aspx。

在winsock中，提供了两套用于网络编程的接口，一套是很接近标准berkeley也就是Linux下的socket api，几乎现行大部分的网络编程书籍都是基于linux的（一般在实际的编程中，考虑到尽可能减少平台差异问题，会采用尽可能接近标准 socket api的接口）。另外一套则是微软专用的以WSA开头的接口，前者通常接口名都是关键字，后者则基本上都是WSA开头+驼峰式的标准socket api名称。如下：

标准socket接口仅支持同步，专用socket接口支持异步、线程安全等特性。

关于c/c++和java编程的区别可参考博文。http://www.cnblogs.com/zhjh256/p/6007365.html。

winsock在ISO中的角色如下：

winsock2的库文件是Ws2_32.lib。对于tcp/ip编程而言，主要是有两个头文件：

Winsock2.h

Ws2tcpip.h

还有一个可选的iphlpapi.h，这个一个IP帮助器API。

首先建立一个空的visual c++工程，创建一个空的c++文件。

然后包含相关的头文件：

#ifndef WIN32_LEAN_AND_MEAN
#define WIN32_LEAN_AND_MEAN
#endif

#include <windows.h>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <iphlpapi.h>
#include <stdio.h>

#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

int main() {
  return 0;
}

然后初始化winsock，如下所示：

int main() {
    WSADATA wsaData;  //其中包含关于Windows Sockets的详细实现
    int iResult;

    // Initialize Winsock
    iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);  //用于初始化WS2_32.dll的使用，MAKEWORD(2,2)设置供后续socket调用者使用的最高winsock版本
    if (iResult != 0) {
        printf("WSAStartup failed: %d
", iResult);
        return 1;
    }
}

    struct addrinfo *result = NULL,
                *ptr = NULL,
                hints;

    ZeroMemory( &hints, sizeof(hints) );
    hints.ai_family = AF_INET;  //关于IP地址族有三个取值,AF_INET:ipv4 AF_INET6:ipv6 AF_UNSPEC:任意,所以一般现在使用ipv4
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;   //表示协议类型,一般应该显示指定,否则默认有可能实现会去获取ipv4，这取决于运行的OS类型,因为每个版本的winsock都在更新,具体变更可参考https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms740642(v=vs.85).aspx

    // Resolve the server address and port
    iResult = getaddrinfo("localhost", DEFAULT_PORT, &hints, &result);
    if (iResult != 0) {
        printf("getaddrinfo failed: %d
", iResult);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    SOCKET ConnectSocket = INVALID_SOCKET;

    // Attempt to connect to the first address returned by
    // the call to getaddrinfo
    ptr=result;

    // Create a SOCKET for connecting to server
    ConnectSocket = socket(ptr->ai_family, ptr->ai_socktype, 
        ptr->ai_protocol);

    if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {
        printf("Error at socket(): %ld
", WSAGetLastError());
        freeaddrinfo(result);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    // Connect to server.
    iResult = connect( ConnectSocket, ptr->ai_addr, (int)ptr->ai_addrlen);
    if (iResult == SOCKET_ERROR) {
        closesocket(ConnectSocket);
        ConnectSocket = INVALID_SOCKET;
    }

    // Should really try the next address returned by getaddrinfo
    // if the connect call failed
    // But for this simple example we just free the resources
    // returned by getaddrinfo and print an error message

    freeaddrinfo(result);

    if (ConnectSocket == INVALID_SOCKET) {
        printf("Unable to connect to server!
");
        WSACleanup();
        return 1;
    }
    struct test {
        unsigned int len;
        char name[];
    };

    int recvbuflen = DEFAULT_BUFLEN;

    char *sendbuf = "this is a test";
    char recvbuf[DEFAULT_BUFLEN];

    unsigned int len = htonl(strlen(sendbuf));  //得到报文长度且必须从主机字节顺序转换为网络字节顺序,收包时使用ntohl, 这里假设报文长度用32位整形

    iResult;

    // Send an initial buffer
    iResult = send(ConnectSocket, (char*)&len, sizeof(unsigned int), 0);  //先发送报文长度,这在实际网络编程下是惯例,可以说没有一个系统是采用固定长度报文的
    iResult = send(ConnectSocket, sendbuf, (int)strlen(sendbuf), 0);  //发送报文数据本身
    if (iResult == SOCKET_ERROR) {
        printf("send failed: %d
", WSAGetLastError());
        closesocket(ConnectSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    printf("Bytes Sent: %ld
", iResult);

    // shutdown the connection for sending since no more data will be sent
    // the client can still use the ConnectSocket for receiving data
    iResult = shutdown(ConnectSocket, SD_SEND);
    if (iResult == SOCKET_ERROR) {
        printf("shutdown failed: %d
", WSAGetLastError());
        closesocket(ConnectSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    // Receive data until the server closes the connection
    do {
        iResult = recv(ConnectSocket, recvbuf, recvbuflen, 0);
        if (iResult > 0)
            printf("Bytes received: %d
", iResult);
        else if (iResult == 0)
            printf("Connection closed
");
        else
            printf("recv failed: %d
", WSAGetLastError());
    } while (iResult > 0);

跟java socket一样，winsock2，也都提供下列特性：

1、支持异步IO和事件；

2、支持设置socket参数；

3、socket线程安全，多任务可以同时操作。