Использование сокетов через события Windows

Функция select введена в библиотеку WinSock для совместимости с аналогичными библиотеками других платформ. Для программирования в Windows более мощной является функция WSAAsyncSelect, которая позволяет отслеживать состояние сокетов с помощью сообщений Windows. Таким образом, вы сможете получать сообщения в функции WndProc, и нет необходимости замораживать работу программы для ожидания доступности сокетов.

Функция выглядит следующим образом:

Рассмотрим каждый параметр:

• s — сокет, события которого необходимо ловить;
• hWnd — окно, которому будут посылаться события при возникновении сетевых сообщений. Именно у этого окна (или родительского) должна быть функция WndProc, которая будет получать сообщения;
• wMsg — сообщение, которое будет отсылаться окну. По его типу можно определить, что это событие сети;
• lEvents — битовая маска сетевых событий, которые нас интересуют. Этот параметр может принимать любую комбинацию из следующих значений:
• FD_READ — готовность к чтению;
• FD_WRITE — готовность к записи;
• FD_OOB — получение срочных данных;
• FD_ACCEPT — подключение клиентов;
• FD_CONNECT — соединение с сервером;
• FD_CLOSE — закрытие соединения;
• FD_QOS — изменения сервиса QoS (Quality of Service);
• FD_GROUP_QOS — изменение группы QoS.

Если функция отработала успешно, то она вернет значение больше нуля, если произошла ошибка — SOCKET_ERROR.

Функция автоматически переводит сокет в неблокирующий режим, и нет смысла вызывать функцию ioctlsocket.

Вот простой пример использования WSAAsyncSelect:

После выполнения этой строчки кода окно hWnd будет получать событие wMsg каждый раз, когда сокет s будет готов принимать и отправлять данные. Чтобы отменить работу события, необходимо вызвать эту же функцию, но в качестве четвертого параметра указать 0:

В данном случае необходимо правильно указать первые два параметра и обнулить последний. Содержимое третьего параметра не имеет значения, потому что событие не будет отправляться, и можно указать ноль. Если вам нужно просто изменить типы событий, то можете вызвать функцию с новыми значениями четвертого параметра. Нет смысла сначала обнулять, а потом устанавливать заново.

Для каждого сокета можно назначить только одно сообщение на разные события. Это означает, что нельзя по событию FD_READ окну посылать одно сообщение, а по FD_WRITE — другое.

Прежде чем приступать к рассмотрению примера, надо разобраться с параметрами, которые будут передаваться в функцию WndProc при возникновении события. Вспомним, как выглядит эта функция:

Параметры wParam и lParam содержат вспомогательную информацию (в зависимости от события). Для событий сети в параметре wParam хранится дескриптор сокета, на котором произошло событие. Таким образом, вам не надо хранить массив созданных сокетов, их всегда можно получить в событии.

Параметр lParam состоит из двух слов: младшее определяет событие, а старшее — код ошибки. Вот теперь можно переходить к рассмотрению реального примера. Создайте новое приложение Win32 Application, назовите проект WSASel. Откройте файл WSASel.cpp и подкорректируйте функцию _tWinMain. Как всегда, весь код нужно добавить до цикла обработки сообщений. Всю функцию вы можете увидеть в следующем листинге:

Благодаря использованию функции WSAAsyncSelect весь код (без дополнительных потоков) можно расположить прямо в функции _tWinMain.

Код практически ничем не отличается от того, что был в проекте TCPServer. Единственное, перед запуском прослушивания (listen) вызывается функция WSAAsyncSelect, чтобы выбрать созданный сокет и перевести его в асинхронный режим. Здесь указываются следующие параметры:

§ sServerListen — переменная, которая указывает на созданный серверный сокет;

§ hWnd — указатель на главное окно программы, и именно ему будут передаваться сообщения;

§ WM_USER+1 — все пользовательские сообщения должны быть больше константы WM_USER. Меньшие значения могут использоваться системой и вызвать конфликт. Я использовал такую конструкцию, чтобы явно показать необходимость использования такого сообщения. В реальных приложениях я советую создавать для этого константу с понятным именем и использовать ее. Это можно сделать следующим образом: #define WM_NETMESSAGE WM_USER+1;

§ FD_ACCEPT — событие, которое нужно обрабатывать. Что может делать серверный сокет? Принимать соединения со стороны клиента. Именно это событие нас интересует.

Самое главное будет происходить в функции WndProc. Начало функции, где нужно добавить код, показано в следующем листинге:

Здесь в самом начале добавлен новый оператор case , который проверяет, равно ли пойманное сообщение искомому сетевому сообщению WM_USER+1. Если это сетевое событие, то запускается перебор сетевых событий. Для этого используется оператор switch, который сравнивает указанное в скобках значение с поступающими событиями:

Как известно, в параметре lParam находятся код ошибки и тип события. Чтобы получить событие, используется функция WSAGETSELECTEVENT. А затем проверяются необходимые нам события. Если произошло соединение со стороны клиента, то выполняется следующий код:

Сначала принимается соединение с помощью функции accept. Результатом будет сокет, с помощью которого можно работать с клиентом. С этого сокета тоже нужно ловить события, поэтому вызываем функцию WSAAsyncSelect. Чтобы не плодить сообщения, используем в качестве третьего параметра значение WM_USER+1. Это не вызовет конфликтов, потому что серверный сокет обрабатывает только событие FD_ACCEPT, а у клиентского нас интересуют события чтения, записи данных и закрытия сокета.

Когда к серверу придут данные, поступит сообщение WM_USER+1, а функция WSAGETSELECTEVENT(lParam) вернет значение FD_READ. В этом случае читаются пришедшие данные, а клиенту посылается текст "Command get OK":

Это тот же самый код, который использовался в приложении TCPServer для обмена данными между клиентом и сервером. Я намеренно не вносил изменений, чтобы сервер можно было протестировать программой TCPClient.

По событию FD_WRITE ничего не происходит, а только стоит комментарий. По событию FD_CLOSE закрывается сокет.

Рассмотренный пример с использованием функции select может работать только с одним клиентом. Чтобы добавить возможность одновременной обработки нескольких соединений, необходимо сформировать массив потоков, используемых для приема/передачи данных. В главе 6 я приведу пример с использованием функции select, который и без массивов потоков будет избавлен от этих недостатков.

Функция WSAAsyncSelect проще в программировании и изначально позволяет обрабатывать множество клиентов. Ну, а самое главное — нет ни одного дополнительного потока.

Чтобы протестировать пример, сначала запустите программу-сервер WSASel, а потом — программу-клиент TCPClient.

Хочу обратить ваше внимание, что обмен информацией происходит асинхронно. Отправку и прием большого количества данных нужно будет делать порциями.

Допустим, что клиент должен передать серверу 1 Мбайт данных. Конечно же, за один прием это сделать нереально. Поэтому на стороне сервера вы должны действовать следующим образом:

§ сервер должен узнать (клиент должен сообщить серверу) количество передаваемых данных;

§ сервер должен выделить необходимый объем памяти или, если количество данных слишком большое, создать временный файл;

§ при получении события FD_READ сохранять принятые данные в буфере или в файле. Обрабатывать событие, пока данные не будут получены полностью, и клиент не пришлет определенную последовательность байт, определяющую завершение передачи данных.

Подобным способом должна происходить отправка с клиента:

§ сообщить серверу количество отправляемых данных;

§ открыть файл, из которого будут читаться данные;

§ послать первую порцию данных, остальные данные — по событию FD_WRITE;

§ по завершению отправки послать серверу последовательность байт, определяющую завершение передачи данных.

Использование сообщений Windows очень удобно, но вы теряете совместимость с UNIX-системами, где сообщения реализованы по-другому и нет функции WSAAsyncSelect. Поэтому при переносе такой программы на другую платформу возникнут большие проблемы и придется переписать слишком много кода. Но если перенос не планируется, то я всегда использую WSAAsyncSelect, что позволяет добиться максимальной производительности и удобства программирования.

ХОД РАБОТЫ

1) Написать программу сервер согласно индивидуальному заданию.

2) Написать программу клиент согласно индивидуальному заданию.

3) Связать работу двух приложений.