Windows 平台 TCP 通信开发指南

开篇介绍

在 Windows 平台进行 TCP 通信开发，是网络编程中的常见需求。本文将详细讲解在 Windows 平台下，如何利用 Winsock API 实现高效的 TCP 客户端与服务端通信。

使用示例

必须引入的头文件

#include <windows.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")// 自动链接库文件

1）环境初始化

共同实现

// 所有网络程序必须先初始化Winsock
WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

独有实现

服务端初始化

// 服务端需指定监听地址和端口
sockaddr_in server_addr{};	//C++11方式初始化为0，不需要额外调用 memset
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  	// 监听所有IP
server_addr.sin_port = htons(12345);      	// 指定端口 转换网络字节序

客户端初始化

// 客户端需明确目标地址，连接服务端
sockaddr_in server_addr{};	//C++11方式初始化
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  // 服务端IP
server_addr.sin_port = htons(12345);                   // 服务端端口

2）Socket创建

共同实现

// 创建TCP流式Socket（IPv4协议族）
SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

3）连接建立

服务端独有流程

// 绑定地址到Socket
bind(server_socket, (SOCKADDR*)&server_addr, sizeof(server_addr));// 开启监听模式
listen(server_socket, 5);  // 最大等待队列长度// 接受客户端连接（阻塞式）
SOCKET client_socket;
sockaddr_in client_addr{};
int addr_len = sizeof(client_addr);
client_socket = accept(server_socket, (SOCKADDR*)&client_addr, &addr_len);

客户端独有流程

// 主动发起连接请求
connect(client_socket, (SOCKADDR*)&server_addr, sizeof(server_addr));

关键判断
if (connect() == SOCKET_ERROR) // 处理连接失败

4）数据传输

服务端独有逻辑

// 通常先发送欢迎信息
send(client_socket, welcome_msg, strlen(welcome_msg) + 1, 0);// 持续接收客户端请求
while (true) {recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);// 处理业务逻辑send(client_socket, response, response_len, 0);
}

客户端独有逻辑

// 接收服务端初始响应
recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);// 持续交互循环
while (true) {// 获取用户输入send(client_socket, input_data, data_len, 0);// 等待服务端响应recv(client_socket, response, sizeof(response), 0);
}

共同核心方法

// 发送数据
int sent_bytes = send(sock, data, data_len, 0);// 接收数据
int recv_bytes = recv(sock, buffer, buf_size, 0);

关键判断
if (recv_bytes <= 0) // 连接异常或关闭
if (sent_bytes == SOCKET_ERROR) // 发送失败处理

5）连接终止

服务端

// 需关闭两个 Socket
closesocket(client_socket);
closesocket(server_socket);

客户端

closesocket(client_socket); //关闭客户端即可

共同操作

// 所有网络程序必须释放资源
WSACleanup();

总结流程图

[客户端]                        [服务端]
WSAStartup                    WSAStartup
socket()                      socket()
connect() → → → → → → → → → → bind()listen()accept()
send()/recv() ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ recv()/send()
closesocket()                 closesocket()
WSACleanup                    WSACleanup

快速测试方法

• 运行服务端程序
• 用 Telnet 测试：

    telnet 127.0.0.1 12345
  

关键步骤对比

步骤	服务端	客户端
1. 初始化	WSAStartup	WSAStartup
2. 创建Socket	socket()	socket()
3. 绑定端口	bind() (必须)	×
4. 建立连接	listen() → accept()	connect()
5. 收发数据	send()/recv()	send()/recv()
6. 关闭连接	closesocket()	closesocket()

关于 sock 的理解？

在发送和接收数据时，sock 是用于通信的套接字对象。其具体含义取决于当前的操作是在客户端还是服务端进行：

• 在服务端 ：当服务端调用 accept() 函数接受客户端的连接请求后，会返回一个新的套接字，即 client_socket。在这个新的套接字上进行 send() 和 recv() 操作，发送和接收的是与该特定客户端通信的数据。这个 client_socket 就是与客户端通信的套接字。
• 在客户端 ：客户端调用 connect() 函数与服务端建立连接后，使用的 sock 是客户端自己的套接字，通过它与服务端进行数据通信。

所以，不管是在客户端还是服务端，send() 和 recv() 函数中的 sock 都是代表与对方通信的套接字，用于在双方之间传输数据。

掌握这些核心要点，即可快速实现 Windows 平台的 TCP 双工通信。建议结合 Wireshark 抓包工具进行协议分析调试。