线程同步与异步套接字编程（三）

今天讲解一下基于消息的异步套接字编程的情况。

我们知道windows套接字有两种模式执行I/O操作：阻塞和非阻塞模式：

  • 阻塞模式，会阻塞程序运行，从而导致调用线程暂停运行；
  • 非阻塞模式，winsock函数无论如何都会立即返回，在该函数执行的操作完成之后，系统会采用某种方式将操作结果通知给调用线程，后者根据通知消息判断操作执行度。

windows socket的异步选择函数WSAAsyncSelect 提供了消息机制的网络事件选择，当通过它登记网络事件发生时，Windows应用程序相应的窗口函数将收到一个消息，消息中指示了发生的网络事件，以及与该事件相关的一些信息。该函数原型：

1 WSAAsyncSelect(
2     SOCKET s,
3     HWND hWnd,
4     u_int wMsg,
5     long lEvent
6     );
  1. 套接字描述符；
  2. 事件发生时接收消息的窗口句柄；
  3. 网络事件发生时窗口将接收到的消息；
    4. 网络事件，其定义如下： 
  4.  1 /*
 2  * WinSock 2 extension -- bit values and indices for FD_XXX network events
 3  */
 4 #define FD_READ_BIT      0
 5 #define FD_READ          (1 << FD_READ_BIT)
 6 
 7 #define FD_WRITE_BIT     1
 8 #define FD_WRITE         (1 << FD_WRITE_BIT)
 9 
10 #define FD_OOB_BIT       2
11 #define FD_OOB           (1 << FD_OOB_BIT)
12 
13 #define FD_ACCEPT_BIT    3
14 #define FD_ACCEPT        (1 << FD_ACCEPT_BIT)
15 
16 #define FD_CONNECT_BIT   4
17 #define FD_CONNECT       (1 << FD_CONNECT_BIT)
18 
19 #define FD_CLOSE_BIT     5
20 #define FD_CLOSE         (1 << FD_CLOSE_BIT)
21 
22 #define FD_QOS_BIT       6
23 #define FD_QOS           (1 << FD_QOS_BIT)
24 
25 #define FD_GROUP_QOS_BIT 7
26 #define FD_GROUP_QOS     (1 << FD_GROUP_QOS_BIT)
27 
28 #define FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE_BIT 8
29 #define FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE     (1 << FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE_BIT)
30 
31 #define FD_ADDRESS_LIST_CHANGE_BIT 9
32 #define FD_ADDRESS_LIST_CHANGE     (1 << FD_ADDRESS_LIST_CHANGE_BIT)
33 
34 #define FD_MAX_EVENTS    10
35 #define FD_ALL_EVENTS    ((1 << FD_MAX_EVENTS) - 1)
  5. WSSocket函数是winsock库中创建套接字扩展函数，和socket函数一样；
  6. WSARecvFrom函数，也是同上扩展函数。值得一提的是参数lpBuffer，是一个指向WSABUF结构体素质指针，该结构体包含两个成员变量，buffer长度变量和指向buffer的指针变量；
  7. SWASendTo函数，意义同上，也是扩展函数.
  • 接下来，我们开始创建对话框，并添加相应的控件：

  • 同样的，因为要用到socket，所以就要在程序运行时，先调用套接字库，在APP类成员函数初始化实例前，加载套接字库: 
     1 BOOL CChat_ws2App::InitInstance()
 2 {
 3     //load winsock2 libary
 4     WORD wVersionRequested;
 5     WSADATA wsData;
 6     int err;
 7     wVersionRequested=MAKEWORD(2,2);
 8     err = WSAStartup(wVersionRequested,&wsData);
 9     if(err!=0)
10     {
11         MessageBox(NULL,"error: wsa start failed.","ERROR",NULL);
12         return FALSE;
13     }
14     if(LOBYTE(wsData.wVersion)!=2 ||HIBYTE(wsData.wVersion)!=2)
15     {
16         MessageBox(NULL,"error: version incorrect.","ERROR",NULL);
17         WSACleanup();
18         return FALSE;
19     }
20     AfxEnableControlContainer();
21 
22     // Standard initialization
23     // If you are not using these features and wish to reduce the size
24     //  of your final executable, you should remove from the following
25     //  the specific initialization routines you do not need.
26 
27 #ifdef _AFXDLL
28     Enable3dControls();            // Call this when using MFC in a shared DLL
29 #else
30     Enable3dControlsStatic();    // Call this when linking to MFC statically
31 #endif
32 
33     CChat_ws2Dlg dlg;
34     m_pMainWnd = &dlg;
35     int nResponse = dlg.DoModal();
36     if (nResponse == IDOK)
37     {
38         // TODO: Place code here to handle when the dialog is
39         //  dismissed with OK
40     }
41     else if (nResponse == IDCANCEL)
42     {
43         // TODO: Place code here to handle when the dialog is
44         //  dismissed with Cancel
45     }
46 
47     // Since the dialog has been closed, return FALSE so that we exit the
48     //  application, rather than start the application's message pump.
49     return FALSE;
50 }

    如果加载失败，直接返回false，结束程序。这里我们需要包含我们用到的socket库头文件 #include<winsock2.h> 注意，我们是用winsock2.2版本，所以别忘了将 ws2_32.lib 添加到工程里。

  • 创建，并初始化套接字，这里我们同样把它们封装到dialog类里 
    1 class CChat_ws2Dlg : public CDialog
2 {
3 private: SOCKET m_sock;
4          BOOL InitSocket();
5 ...
6 }
  • 初始化套接字 
     1 // Initialize socket
 2 BOOL CChat_ws2Dlg::InitSocket()
 3 {
 4     m_sock = WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,0);
 5     if(m_sock==INVALID_SOCKET)
 6     {
 7         MessageBox("error: failed to create socket.");
 8         return FALSE;
 9     }
10     sockaddr_in addr;
11     addr.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
12     addr.sin_family=AF_INET;
13     addr.sin_port=htons(6000);
14     if(SOCKET_ERROR==bind(m_sock,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr)))
15     {
16         MessageBox("error: failed binding.");
17         return FALSE;
18     }
19     //WSAAsyncSelect->require windows socket dll to send
20     //a message to winHandle.(it will also config socket as Non Blonking Mode.)
21     if(SOCKET_ERROR == WSAAsyncSelect(
22         m_sock,        //Notified socket
23         m_hWnd,        //window handle
24         UM_SOCK,    //(User define)The message to be sent is indicated by the UM_SOCK parameter
25         FD_READ        //Read Event
26         ))
27     {
28         MessageBox("WSAAsyncSelect failed.");
29         return FALSE;
30     }
31     return TRUE;
32 }

    在初始化过程中，我们同时通过windows sockets的异步选择函数选择了相应的消息机制网络选择；

  • 接着我们定义一下自定义的消息 UM_SOCK ,在dialog库文件定义如下： 
    #define UM_SOCK WM_USER+1

    将初始化函数在对话框初始化时执行：

     1 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 2 // CChat_ws2Dlg message handlers
 3 
 4 BOOL CChat_ws2Dlg::OnInitDialog()
 5 {
 6 .....
 7     // TODO: Add extra initialization here
 8     InitSocket();
 9 .....
10 }
  • 接着为消息机制定义消息事件映像进程函数（接收函数） 
    1 BEGIN_MESSAGE_MAP(CChat_ws2Dlg, CDialog)
2     //{{AFX_MSG_MAP(CChat_ws2Dlg)
3     ON_WM_SYSCOMMAND()
4     ON_WM_PAINT()
5     ON_WM_QUERYDRAGICON()
6     ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnBtnSend)
7     //}}AFX_MSG_MAP
8     ON_MESSAGE(UM_SOCK,OnSock)//Message Map
9 END_MESSAGE_MAP()

    其中 Onsock 为消息事件映像进程函数。因为在注册的事件发生后，操作系统向调用进程发送相应的消息时，还会将该事件相应的信息一起传递给调用进程，这些信息是通过消息的两个参数传递的。所以我们定义的 UM_SOCK 消息响应函数时应带有 wParam 和 lParam 这两个参数。

  • 申明消息事件映像响应函数 
     1 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 2 // CChat_ws2Dlg dialog
 3 
 4 class CChat_ws2Dlg : public CDialog
 5 {
 6 ...
 7 // Implementation
 8 protected:
 9     HICON m_hIcon;
10 
11     // Generated message map functions
12     //{{AFX_MSG(CChat_ws2Dlg)
13     virtual BOOL OnInitDialog();
14     afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam);
15     afx_msg void OnPaint();
16     afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon();
17     afx_msg void OnBtnSend();
18     //}}AFX_MSG
19     afx_msg void OnSock(WPARAM,LPARAM);//UM_SOCK message response function
20     DECLARE_MESSAGE_MAP()
21 };

    实现响应函数：

     1 /// Implementation of message response function
 2 void CChat_ws2Dlg::OnSock(WPARAM wParam,LPARAM lParam)
 3 {
 4     switch(LOWORD(lParam))
 5     {
 6     case FD_READ:
 7         {
 8             WSABUF wsabuf;
 9             wsabuf.buf=new char[200];
10             wsabuf.len=200;
11             DWORD dwRead;
12             DWORD dwFlag=0;
13             sockaddr_in addrFrom;
14             int len=sizeof(sockaddr);
15             CString str;
16             CString strTemp;
17             if(SOCKET_ERROR == WSARecvFrom(m_sock,&wsabuf,1,&dwRead,&dwFlag,
18                 (sockaddr*)&addrFrom,&len,NULL,NULL))
19             {
20                 MessageBox("error: failed receive data.");
21                 delete[] wsabuf.buf;
22                 return;
23             }
24             str.Format("%s: %s",inet_ntoa(addrFrom.sin_addr),wsabuf.buf);
25             str+="
";
26             GetDlgItemText(IDC_EDIT1,strTemp);
27             str+=strTemp;
28             SetDlgItemText(IDC_EDIT1,str);
29             delete[] wsabuf.buf;
30             break;
31         }
32     default:
33         {
34             break;
35         }
36     }
37 }
  • 紧接着，我们实现发送函数---按键消息事件实现发送数据: 
     1 void CChat_ws2Dlg::OnBtnSend() 
 2 {
 3     // TODO: Add your control notification handler code here
 4     DWORD dwIP;
 5     CString strSend;
 6     WSABUF wsabuf;
 7     DWORD dwSend;
 8     int len;
 9     sockaddr_in addrTo;
10     //get the server ip address from IDC_IPADDRESS1
11     ((CIPAddressCtrl*)GetDlgItem(IDC_IPADDRESS1))->GetAddress(dwIP);
12     addrTo.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(dwIP);
13     addrTo.sin_family=AF_INET;
14     addrTo.sin_port=htons(6000);
15     //get data which need to be sent
16     GetDlgItemText(IDC_EDIT2,strSend);
17     len=strSend.GetLength();
18     //write in to wsabuf
19     wsabuf.buf=strSend.GetBuffer(len);
20     wsabuf.len=len+1;
21     //send data to socket
22     if(SOCKET_ERROR == WSASendTo(m_sock,&wsabuf,1,&dwSend,0,
23         (sockaddr*)&addrTo,sizeof(sockaddr),NULL,NULL))
24     {
25         MessageBox("error: transmit failed.");
26         return;
27     }
28 }
  • 最后，我们需要在退出程序时，释放所占用的资源，别在app类和dialog类中创建析构函数，并在析构函数中释放socket所占用的资源： 
     1 CChat_ws2App::~CChat_ws2App()
 2 {
 3     // TODO: add construction code here,
 4     // Place all significant initialization in InitInstance
 5     WSACleanup();
 6 }
 7 
 8 CChat_ws2Dlg::~CChat_ws2Dlg()
 9 {
10     // TODO: add construction code here,
11     // Place all significant initialization in InitInstance
12     if(m_sock)
13     {
14         closesocket(m_sock);
15     }
16 }

编译，运行：

End.

至此，线程同步异步套接字编程，我们就算讲解完了，希望对大家有帮助。

谢谢.

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