Socket API，CAsyncSocket，CSocket内幕及其用法

Socket有同步阻塞方式和异步非阻塞方式两种使用，事实上同步和异步在我们编程的生涯中可能遇到了很多，而Socket也没什么特别。虽然同步好用，不费劲，但不能满足一些应用场合，其效率也很低。
    也许初涉编程的人不能理解“同步(或阻塞)”和“异步(或非阻塞)”，其实简单两句话就能讲清楚，同步和异步往往都是针对一个函数来说的，“同步”就是函数直到其要执行的功能全部完成时才返回，而“异步”则是，函数仅仅做一些简单的工作，然后马上返回，而它所要实现的功能留给别的线程或者函数去完成。例如，SendMessage就是“同步”函数，它不但发送消息到消息队列，还需要等待消息被执行完才返回；相反PostMessage就是个异步函数，它只管发送一个消息，而不管这个消息是否被处理，就马上返回。
一、Socket API
    首先应该知道，有Socket1.1提供的原始API函数，和Socket2.0提供的一组扩展函数，两套函数。这两套函数有重复，但是2.0提供的函数功能更强大，函数数量也更多。这两套函数可以灵活混用，分别包含在头文件Winsock.h，Winsock2.h，分别需要引入库wsock32.lib、Ws2_32.lib。
1、默认用作同步阻塞方式，那就是当你从不调用WSAIoctl()和ioctlsocket()来改变Socket IO模式，也从不调用WSAAsyncSelect()和WSAEventSelect()来选择需要处理的Socket事件。正是由于函数accept()，WSAAccept()，connect()，WSAConnect()，send()，WSASend()，recv()，WSARecv()等函数被用作阻塞方式，所以可能你需要放在专门的线程里，这样以不影响主程序的运行和主窗口的刷新。
2、如果作为异步用，那么程序主要就是要处理事件。它有两种处理事件的办法：
    第一种，它常关联一个窗口，也就是异步Socket的事件将作为消息发往该窗口，这是由WinSock扩展规范里的一个函数WSAAsyncSelect()来实现和窗口关联。最终你只需要处理窗口消息，来收发数据。
  第二种，用到了扩展规范里另一个关于事件的函数WSAEventSelect()，它是用事件对象的方式来处理Socket事件，也就是，你必须首先用WSACreateEvent()来创建一个事件对象，然后调用WSAEventSelect()来使得Socket的事件和这个事件对象关联。最终你将要在一个线程里用WSAWaitForMultipleEvents()来等待这个事件对象被触发。这个过程也稍显复杂。
二、CAsyncSocket
    看类名就知道，它是一个异步非阻塞Socket封装类，CAsyncSocket::Create()有一个参数指明了你想要处理哪些Socket事件，你关心的事件被指定以后，这个Socket默认就被用作了异步方式。那么CAsyncSocket内部到底是如何将事件交给你的呢？
    CAsyncSocket的Create()函数，除了创建了一个SOCKET以外，还创建了个CSocketWnd窗口对象，并使用WSAAsyncSelect()将这个SOCKET与该窗口对象关联，以让该窗口对象处理来自Socket的事件(消息)，然而CSocketWnd收到Socket事件之后，只是简单地回调CAsyncSocket::OnReceive()，CAsyncSocket::OnSend()，CAsyncSocket::OnAccept()，CAsyncSocket::OnConnect()等虚函数。所以CAsyncSocket的派生类，只需要在这些虚函数里添加发送和接收的代码。
 
  简化后，大致的代码为：

复制代码 bool CAsyncSocket::Create( long lEvent ) file://参数lEvent是指定你所关心的Socket事件   {   m_hSocket = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); file://创建Socket本身   CSocketWnd* pSockWnd = new CSocketWnd; file://创建响应事件的窗口，实际的这个窗口在AfxSockInit()调用时就被创建了。   pSockWnd->Create(...);   WSAAsyncSelect( m_hSocket, pSockWnd->m_hWnd, WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent ); file://Socket事件和窗口关联   }     static void PASCAL CAsyncSocket::DoCallBack(WPARAM wParam, LPARAM lParam)   {   CAsyncSocket Socket;   Socket.Attach( (SOCKET)wParam ); file://wParam就是触发这个事件的Socket的句柄   int nErrorCode = WSAGETSELECTERROR(lParam); file://lParam是错误码与事件码的合成   switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))   {   case FD_READ:     pSocket->OnReceive(nErrorCode);     break;   case FD_WRITE:     pSocket->OnSend(nErrorCode);     break;   case FD_OOB:     pSocket->OnOutOfBandData(nErrorCode);     break;   case FD_ACCEPT:     pSocket->OnAccept(nErrorCode);     break;   case FD_CONNECT:     pSocket->OnConnect(nErrorCode);     break;   case FD_CLOSE:     pSocket->OnClose(nErrorCode);     break;   }   }

  CSocketWnd类大致为：

复制代码   BEGIN_MESSAGE_MAP(CSocketWnd, CWnd)   ON_MESSAGE(WM_SOCKET_NOTIFY, OnSocketNotify)   END_MESSAGE_MAP()   LRESULT CSocketWnd::OnSocketNotify(WPARAM wParam, LPARAM lParam)   {   CAsyncSocket::DoCallBack( wParam, lParam ); file://收到Socket事件消息，回调CAsyncSocket的DoCallBack()函数   return 0L;   }

  然而，最不容易被初学Socket编程的人理解的，也是本文最要提醒的一点是，客户方在使用CAsyncSocket::Connect()时，往往返回一个WSAEWOULDBLOCK的错误(其它的某些函数调用也如此)，实际上这不应该算作一个错误，它是Socket提醒我们，由于你使用了非阻塞Socket方式，所以(连接)操作需要时间，不能瞬间建立。既然如此，我们可以等待呀，等它连接成功为止，于是许多程序员就在调用Connect()之后，Sleep(0)，然后不停地用WSAGetLastError()或者CAsyncSocket::GetLastError()查看Socket返回的错误，直到返回成功为止。这是一种错误的做法，断言，你不能达到预期目的。事实上，我们可以在Connect()调用之后等待CAsyncSocket::OnConnect()事件被触发，CAsyncSocket::OnConnect()是要表明Socket要么连接成功了，要么连接彻底失败了。至此，我们在CAsyncSocket::OnConnect()被调用之后就知道是否Socket连接成功了，还是失败了。
  类似的，Send()如果返回WSAEWOULDBLOCK错误，我们在OnSend()处等待，Receive()如果返回WSAEWOULDBLOCK错误，我们在OnReceive()处等待，以此类推。
  还有一点，也许是个难点，那就是在客户方调用Connect()连接服务方，那么服务方如何Accept()，以建立连接的问题。简单的做法就是在监听的Socket收到OnAccept()时，用一个新的CAsyncSocket对象去建立连接，例如：

复制代码 void CMySocket::OnAccept( int ErrCode ) {       CMySocket* pSocket = new CMySocket;       Accept( *pSocket ); }

    于是，上面的pSocket和客户方建立了连接，以后的通信就是这个pSocket对象去和客户方进行，而监听的Socket仍然继续在监听，一旦又有一个客户方要连接服务方，则上面的OnAccept()又会被调用一次。当然pSocket是和客户方通信的服务方，它不会触发OnAccept()事件，因为它不是监听Socket。
三、CSocket
  CSocket是MFC在CAsyncSocket基础上派生的一个同步阻塞Socket的封装类。它是如何又把CAsyncSocket变成同步的，而且还能响应同样的Socket事件呢？
  其实很简单，CSocket在Connect()返回WSAEWOULDBLOCK错误时，不是在OnConnect()，OnReceive()这些事件终端函数里去等待。你先必须明白Socket事件是如何到达这些事件函数里的。这些事件处理函数是靠CSocketWnd窗口对象回调的，而窗口对象收到来自Socket的事件，又是靠线程消息队列分发过来的。总之，Socket事件首先是作为一个消息发给CSocketWnd窗口对象，这个消息肯定需要经过线程消息队列的分发，最终CSocketWnd窗口对象收到这些消息就调用相应的回调函数(OnConnect()等)。
  所以，CSocket在调用Connect()之后，如果返回一个WSAEWOULDBLOCK错误时，它马上进入一个消息循环，就是从当前线程的消息队列里取关心的消息，如果取到了WM_PAINT消息，则刷新窗口，如果取到的是Socket发来的消息，则根据Socket是否有操作错误码，调用相应的回调函数(OnConnect()等)。
  大致的简化代码为：
 

复制代码 BOOL CSocket::Connect( ... )   {   if( !CAsyncSocket::Connect( ... ) )   {     if( WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK ) file://由于异步操作需要时间，不能立即完成，所以Socket返回这个错误     {     file://进入消息循环，以从线程消息队列里查看FD_CONNECT消息，直到收到FD_CONNECT消息，认为连接成功。     while( PumpMessages( FD_CONNECT ) );     }   }   }   BOOL CSocket::PumpMessages( UINT uEvent )   {       CWinThread* pThread = AfxGetThread();       while( bBlocking ) file://bBlocking仅仅是一个标志，看用户是否取消对Connect()的调用       {           MSG msg;           if( PeekMessage( &msg, WM_SOCKET_NOTIFY ) )           {             if( msg.message == WM_SOCKET_NOTIFY && WSAGETSELECTEVENT(msg.lParam) == uStopFlag )             {                 CAsyncSocket::DoCallBack( msg.wParam, msg.lParam );                 return TRUE;             }            }         else         {             OnMessagePending(); file://处理消息队列里的其它消息             pThread->OnIdle(-1);         }     }   }   BOOL CSocket::OnMessagePending()   {       MSG msg;       if( PeekMessage( &msg, NULL, WM_PAINT, WM_PAINT, PM_REMOVE ) )       { file://这里仅关心WM_PAINT消息，以处理阻塞期间的主窗口重画           ::DispatchMessage( &msg );           return FALSE;       }       return FALSE;   }

  其它的CSocket函数，诸如Send()，Receive()，Accept()都在收到WSAEWOULDBLOCK错误时，进入PumpMessages()消息循环，这样一个原本异步的CAsyncSocket，到了派生类CSocket，就变成同步的了。