C++博客-再别流年的技术实验室-随笔分类-Win32与VC

socket 编程入门教程（三）TCP原理：1、socket异常信息

lf426 — Sun, 06 Jun 2010 13:07:00 GMT

之所以把对异常信息的介绍放到原理之前讲，是因为由于socket本身的复杂性，导致了产生各种异常的复杂性。我们应该时刻铭记的是，sokcet本身属于系统（OS），是系统对TCP/IP的实现，也就是说，socket发出的异常信息不代表程序出错，甚至不代表系统出错，而仅仅就是代表socket本身的各种异常情况。另外一点我觉得应该强调的是：socket不是TCP/IP；TCP/IP也不是socket。socket是为广泛的协议设计的，涉及TCP/IP的内容只是socket体系中一个很小的子集；而TCP/IP就更加独立于sokcet而存在——TCP/IP是协议描述；socket是对协议理论的一种实现形式。
因为socket是属于系统的，所以不同的系统对于socket有着大同小异的解释，出错描述也不尽相同。在Linux中，socket的异常信息可以通过errno获得（int类型），然后可以通过函数strerror()将int转换成字符串描述；也可以通过函数perror()直接获得其描述。
要使用errno需要包含头文件。我建议使用errno获得int类的错误信息的一个重要原因在于，socket的异常不一定就必然导致程序终止。Bjarne Stroustrup在介绍C++异常机制的时候对C风格的异常机制有着这样的描述：（C++对于异常）的默认响应方式是终止程序。传统的反应（对于发生异常的时候）则是装糊涂，接着做下去，以期得到最好的结果（《C++程序设计语言》第14章异常处理）。不过以我目前的水平看来，终止正在进行的程序然后再通过异常机制重新启动一个新的流程，其代价远远大于“装糊涂”的让程序继续运行下去，只要错误不是致命的，通过简单的判断和处理或许效果更佳。
例如，socket中就有一个很有代表性的情况，在TCP连接中，如果一方意外退出——也就是说没有通过TCP退出流程退出，比如没有运行完程序关闭掉socket而直接X掉或者Ctrl+c了。socket往往会因为recv()返回值小于0而抛出一个异常。正常断开连接的时候，recv()会通过返回0表示连接已经断开，但是大多数时候，我们并不希望因为异常的断开就导致另外一端的程序终止（想象一下如果你关掉QQ腾讯的服务器程序就终止是什么概念……），所以我们必须处理这种情况。
在Linux中，远程连接异常断开（被重置）的errno代码是104，类似的，我们应该保证出现这种异常的时候程序可以继续运行。

//Filename: SockClass.hpp

#ifndef SOCK_CLASS_HPP
#define SOCK_CLASS_HPP

#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>

namespace sockClass
{
void error_info(const char* s);
}

以上是头文件中的声明，下面是函数，我们这里仅仅演示处理了104错误。

namespace sockClass
{
void error_info(const char* s)
{
    int err_info = errno;
    std::cerr << strerror(err_info) << ": errno: " << err_info << std::endl;
    if (err_info == 104){
        return;
    }
    exit(1);
}
}

在windows中，错误代码由WSAGetLastError()获得，而无需设置errno。

//Filename: SockClass.hpp

#ifndef SOCK_CLASS_HPP
#define SOCK_CLASS_HPP

#include <iostream>
#include <winsock2.h>

namespace sockClass
{
void error_info(const char* s);
}

WinSock的错误代码跟Linux中的不一样，同样的异常，WinSock的错误代码是10054。
并且，由于没有errno也就无从调用strerror()，我们最好自己写出详细的异常信息。
WinSock的详细代码信息在这里：
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms740668(v=VS.85).aspx
win32下的演示代码如下：

namespace sockClass
{
void error_info(const char* s)
{
    int winsock_err = WSAGetLastError();
    perror(s);
    std::cerr << "WinSock Error: " << winsock_err << std::endl;
    if (winsock_err == WSAECONNRESET) {
        std::cerr << "Connection reset by peer." << std::endl;
        return;
    }
    exit(1);
}
}

lf426 2010-06-06 21:07 发表评论

用对象的成员函数引出线程，还是在线程中创建对象？

lf426 — Sat, 05 Jun 2010 13:06:00 GMT

还是先看一段非多线程的程序。我们用TestClass1表示在线程中创建的对象类，用TestClass2表示与创建线程的操作在同一定义域（也就是同一对{}之中的）的局部变量的对象类。
之所以提出TestClass2这种类，是因为在实际编程中我们会遇到这种情况：我们不可预知这个类何时创建以及创建多少；这个类的对象是一个新线程的参数。比如，在sokcet中的TCP server端就会有这种情况：如果每一个新连接的client都用创建一个新的线程去处理，我们不可预知在什么时候会有多少客户端连过来。
我们先观察没有多线程的时候对象的生命周期：

#include <iostream>
#include "windows.h"

class TestClass1{
private:
    int x;
public:
    explicit TestClass1(int to_x):x(to_x)
    {}
    ~TestClass1()
    {
        std::cerr << "destruction: 1." << std::endl;
    }
    void show() const
    {
        std::cerr << x << std::endl;
    }
};

class TestClass2{
private:
    int* pX;
public:
    explicit TestClass2(int to_x)
    {
        pX = new int;
        *pX = to_x;
    }
    ~TestClass2()
    {
        delete pX;
        std::cerr << "destruction: 2."  << std::endl;
    }
    const int& value() const
    {
        return *pX;
    }
};

DWORD WINAPI thread_func(LPVOID pN)
{
    Sleep(200);
    TestClass1 test((*((TestClass2*)pN)).value());
    test.show();
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        TestClass2 n(5);

        thread_func((LPVOID)&n);
        std::cerr << "loop: " << i+1 << std::endl;
    }

    Sleep(2000);

    std::cout << "main() ok." << std::endl;

    return 0;
}

这是标准的C++模式，对象的生命周期是可以预见的：

5
destruction: 1.
loop: 1
destruction: 2.
5
destruction: 1.
loop: 2
destruction: 2.
5
destruction: 1.
loop: 3
destruction: 2.
main() ok.
请按任意键继续. . .

如果我们改成线程调用：

#include <iostream>
#include "windows.h"

class TestClass1{
private:
    int x;
public:
    explicit TestClass1(int to_x):x(to_x)
    {}
    ~TestClass1()
    {
        std::cerr << "destruction: 1." << std::endl;
    }
    void show() const
    {
        std::cerr << x << std::endl;
    }
};

class TestClass2{
private:
    int* pX;
public:
    explicit TestClass2(int to_x)
    {
        pX = new int;
        *pX = to_x;
    }
    ~TestClass2()
    {
        delete pX;
        std::cerr << "destruction: 2."  << std::endl;
    }
    const int& value() const
    {
        return *pX;
    }
};

DWORD WINAPI thread_func(LPVOID pN)
{
    Sleep(200);
    TestClass1 test((*((TestClass2*)pN)).value());
    test.show();
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        TestClass2 n(5);

        HANDLE hThrd;
        DWORD thrdId;
        hThrd = CreateThread(    NULL,
                                0,
                                thread_func,
                                (LPVOID)&n,
                                0,
                                &thrdId);

        std::cerr << "loop: " << i+1 << std::endl;
    }

    Sleep(2000);

    std::cout << "main() ok." << std::endl;

    return 0;
}

可以看到函数返回了错误的值（至于为什么每次都是36我还不清楚，但是至少不是正确的数字5），这是因为在线程调用TestClass2的对象之前已经被析构的缘故。

loop: 1
destruction: 2.
loop: 2
destruction: 2.
loop: 3
destruction: 2.
36
destruction: 1.
36
destruction: 1.
36
destruction: 1.
main() ok.
请按任意键继续. . .

所以，如果我们设想构造一个类，这个类的对象可以调用包含this的线程，那么这个对象一定不能是局部变量，或者说，我们必须在循环的{}对之前先把这些对象构造出来。这与我们的需求不符合——我们并不知道需要多少对象以及如何构造（比如构造TCP的通讯socket需要accept()接受客户端的信息），在这种情况下，我们只能在线程中去构造对象，这样的对象生命周期跟线程函数一样。
或者说，如果我们希望用类来封装线程，那么这些可以调用线程的对象必须是全局的。相关内容请参考本人前面的教程“初试多线程”等。

lf426 2010-06-05 21:06 发表评论

在多线程中抛出的异常出错？

lf426 — Sat, 05 Jun 2010 12:16:00 GMT

以下以win32平台为例。我们先看一个非多线程的程序：

#include <iostream>
#include <windows.h>

DWORD WINAPI thread_func(LPVOID pN)
{
    for (int i = 0; i < *((int*)pN); ++i) {
        std::cout << i+1 << "\t";
    }
    std::cout << std::endl;
    throw "ok.";

    std::cout << "thread_func() done." << std::endl;
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int n = 5;

    try{
    thread_func((LPVOID)&n);
    Sleep(2000);
    }
    catch (const char* s) {
        std::cerr << s << std::endl;
        exit(1);
    }

    std::cout << "main() done." << std::endl;

    return 0;
}

可以看到，函数thread_func()可以正确的抛出异常并被main()的catch捕捉。但是，如果用一个新线程来运行thread_func()会出现什么情况呢？

#include <iostream>
#include <windows.h>

DWORD WINAPI thread_func(LPVOID pN)
{
    for (int i = 0; i < *((int*)pN); ++i) {
        std::cout << i+1 << "\t";
    }
    std::cout << std::endl;
    throw "ok.";

    std::cout << "thread_func() done." << std::endl;
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    HANDLE hThrd;
    DWORD thrdId;
    int n = 5;

    try{
    hThrd = CreateThread(    NULL,
                            0,
                            thread_func,
                            (LPVOID)&n,
                            0,
                            &thrdId);
    Sleep(2000);
    }
    catch (const char* s) {
        std::cerr << s << std::endl;
        exit(1);
    }

    std::cout << "main() done." << std::endl;

    return 0;
}

很不幸，这个程序编译的时候是可以通过的，但是运行时出错：

1 2 3 4 5

This application has requested the Runtime to terminate it in an unusual way.
Please contact the application's support team for more information.
请按任意键继续. . .

而且同时会有一个运行时错误的提示。事实上，这个错误提示意味着程序在没有发现try{}的时候看到了throw。
通过试验，我发现系统（这里是win32）不能将CreateThread()所产生的线程归结到try{}中。更加严重的情况是，即使用一个函数囊括了整个程序，然后try这个函数，其他线程依然脱离了这个try。
所以，一个解决方法是，凡是遇到新的线程，必须在新线程中重新写异常处理。不然，就如google代码标准里所说的那样，不使用C++的异常机制。毕竟C++没有定义多线程的标准，所以也就无从说起多线程中异常处理的标准。
最后附上在新线程写异常处理的参考：

#include <iostream>
#include <windows.h>

DWORD WINAPI thread_func(LPVOID pN)
{
    try{
    for (int i = 0; i < *((int*)pN); ++i) {
        std::cout << i+1 << "\t";
    }
    std::cout << std::endl;
    throw "ok.";
    }
    catch (const char* s) {
        std::cerr << s << std::endl;
        exit(1);
    }

    std::cout << "thread_func() done." << std::endl;
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    HANDLE hThrd;
    DWORD thrdId;
    int n = 5;

    hThrd = CreateThread(    NULL,
                            0,
                            thread_func,
                            (LPVOID)&n,
                            0,
                            &thrdId);
    Sleep(2000);

    std::cout << "main() done." << std::endl;

    return 0;
}

lf426 2010-06-05 20:16 发表评论

socket 编程入门教程（二）win32下使用socket：WinSock

lf426 — Thu, 03 Jun 2010 02:37:00 GMT

学习socket最好能有两台以上联网的电脑，以及能获得公网IP的网络接入方式。两年前，我主要使用的是一台win2k3和Debain Linux双系统的电脑，例外有台99年的老机器装着win98，而且没有装VC，测试相当的麻烦。现在买了笔记本，使用的是Vista的win32环境（32位），可以直接和老电脑的Linux联网进行测试。另外，网络环境也换成了电信的ADSL，贵了很多，为的就是能有一个公网IP。接下来的教程我会兼顾winsock的代码，这主要是因为winsock本身对socket几乎是兼容的。所以，这里有必要先说明在VC环境中使用socket的一些简单设置，以及与Linux环境下的细微差别。
我的VC环境依然是2008 Express，在写这篇教程的时候，微软已经发布了VC 2010，目前在微软的官方主页，提供了VC 2010的下载，同时保留着VC 2008的下载。
我们在VC中建立一个控制台的空项目：

我们着手构建自己的第一个winsock程序。
首先win32下与Linux下的socket API需要包含不同的头文件。
在Linux下是这些：

#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

win32下的winsock有多个版本，我所找到的资料中，老的版本是：

#include <winsock.h>

与之对应的需要的链接库为：

这可能可以兼容非常古老的版本中的winsock，比如win98，而微软官方所推荐的是：

#include <winsock2.h>

链接库是：ws2_32.lib，这样就可以使用高版本的winsock。
那么，什么是winsock的版本？这就涉及到winsock的初始化函数WSAStartup：
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms742213(v=VS.85).aspx
上面是微软的官方说明，我这里构建一个简单的类，希望每次使用的时候引入一个类对象就可以了。

class WinsockAPI{
private:
    WSADATA wsaData;
public:
    WinsockAPI(int low_byte = 2, int high_byte = 2);
    ~WinsockAPI();
    void showVersion() const;
};

WSADATA是记录着winsock信息的结构。

//class WinsockAPI

WinsockAPI::WinsockAPI(int low_byte, int high_byte)
{
    const WORD wVersionRequested = MAKEWORD(low_byte, high_byte);
    int wsa_startup_err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
    if (wsa_startup_err != 0) {
        std::cerr << "WSAStartup() failed." << std::endl;
        throw wsa_startup_err;
    }
}

WinsockAPI::~WinsockAPI()
{
    WSACleanup();
}

void WinsockAPI::showVersion() const
{
    std::cout    << "The version of Winsock.dll is "
                << int(LOBYTE(wsaData.wVersion))
                << "."
                << int(HIBYTE(wsaData.wVersion))
                << "."
                << std::endl;
    return;
}

首先，宏MAKEWORD()将两个int转换为winsock形式的版本号，我这里默认是是2.2，就只需要MAKEWORD(2, 2)，如果是老版本的，最低应该是1.0。WSAStartup()将winsock的初始化信息写入一个WSADATA结构（我们这里的wsaData），如果成功返回0，失败将返回一个int的错误代码。这个错误代码直接表示了错误信息，微软官方建议不使用winsock的通用异常信息获取函数WSAGetLastError()获取WSAStartup()的错误信息，这可能是因为如果WSAStartup()失败，那么winsock的错误信息不一定能够正确的构建出来的缘故。
最后，winsock结束后用WSACleanup()清理。
因为socket本身的复杂性，异常信息提示非常重要。WSAGetLastError()的官方说明如下：
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms741580(VS.85).aspx
错误代码所反馈的信息查询在这里：
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms740668(v=VS.85).aspx
最后，需要注意的问题是，因为socket是构建在UNIX系统下的（BSD socket是当今所有socket的基础），所以socket很好的利用了UNIX体系“一切都是文件”的性质，每个socket本身也就是一个UNIX文件描述符，因此，Linux下的socket是用关闭文件的函数close()关闭的。但是win32下没这个性质，所以winsock是另外一种抽象，但是好在同样用int作为描述符，关闭需要专门为winsock定做的函数closesocket()。
下篇文章重写了TCP Server的代码（类的抽象和构造也重新写了，将在下一章解释），作为winsock使用的演示。

lf426 2010-06-03 10:37 发表评论

Microsoft Visual C++ 2008 发布程序的部署问题

lf426 — Fri, 11 Apr 2008 17:51:00 GMT

        VC2005和VC2008编译出来的程序放到别人的电脑上为什么有可能无法运行呢？
        这个问题无数人在问，但是很遗憾，没有人给出完整的解释和完美的解决方案。其实我也只有一台电脑，而且装了VC了，这个问题必须要台没有装这类软件的电脑才容易去分析。感谢那些为了测试我小程序的朋友，是你们一次次在如此恶劣的网络速度下收取我一次次修改的dll包和部署文件，才让这个问题的完美解决方案浮出水面。这里就把我的经验给大家分享吧。

1：Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition可以发布软件吗？

        能！
        很多人说，因为是Express版，不是Studio，所以只是用来练习语言的，不能发布软件——错！
        除了没有MFC和ATL，基本上跟 .net 版本是一样的。发布出来的，是完整的可执行文件。

2：VC 2008 (2005) 发布出来的程序必须附带上他们特定的dll文件吗？

        不一定。
        如果目标系统是个经常升级的系统，微软已经为其打上了所需要的dll文件补丁了，不需要在软件包里面附加特定的dll文件。特别在Vista系统中，你更是不需要VC8和VC9的dll文件。但是在一些老版本的系统中，这些文件就是必须的。

3：VC2008和VC2005特定的dll文件是哪些？

VC8: msvcm80.dll, msvcp80.dll, msvcr80.dll
VC9: msvcm90.dll, msvcp90.dll, msvcr90.dll

4：如何部署文件？

首先，请选择release版本；在生成可执行文件（exe文件）的时候，会得到相应的部署文件（manifest文件）。
比如，得到a.exe文件，就会同时生成a.exe.intermediate.manifest文件。请将这2个文件放在同一文件夹下。
然后，你需要VC8和VC9的部署文件：Microsoft.VC80.CRT.manifest和Microsoft.VC90.CRT.manifest。
请到你的VC安装目录下寻找，比如：
C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 9.0\VC\redist\x86\Microsoft.VC90.CRT
我这里也把2个部署文件直接贴出来，没装的直接用就是了：
Microsoft.VC80.CRT.manifest

xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>
<assembly xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1" manifestVersion="1.0">
<noInheritable>noInheritable>
<assemblyIdentity type="win32" name="Microsoft.VC80.CRT" version="8.0.50727.762" processorArchitecture="x86" publicKeyToken="1fc8b3b9a1e18e3b">assemblyIdentity>
<file name="msvcr80.dll" /> <file name="msvcp80.dll" /> <file name="msvcm80.dll" />
assembly>

Microsoft.VC90.CRT.manifest

xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>

<assembly xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v1" manifestVersion="1.0">
    <noInheritable/>
    <assemblyIdentity
        type="win32"
        name="Microsoft.VC90.CRT"
        version="9.0.21022.8"
        processorArchitecture="x86"
        publicKeyToken="1fc8b3b9a1e18e3b"
    />
    <file name="msvcr90.dll" /> <file name="msvcp90.dll" /> <file name="msvcm90.dll" />
assembly>

然后将VC8的3个dll以及这个manifest装到一个文件夹里，并将文件夹命名为Microsoft.VC80.CRT。
同样将VC9的3个dll以及这个manifest装到一个文件夹里，并将文件夹命名为Microsoft.VC90.CRT。
将这2个文件夹放到与exe文件（及其部署文件）所在目录下就OK了。
至于为什么VC9编译的程序要用VC8的dll，大家可以看看我例程部署文件：

xml version='1.0' encoding='UTF-8' standalone='yes'?>
<assembly xmlns='urn:schemas-microsoft-com:asm.v1' manifestVersion='1.0'>
  ="urn:schemas-microsoft-com:asm.v3">
    <security>
      <requestedPrivileges>
        <requestedExecutionLevel level='asInvoker' uiAccess='false' />
      requestedPrivileges>
    security>
  trustInfo>
  <dependency>
    <dependentAssembly>
      <assemblyIdentity type='win32' name='Microsoft.VC90.CRT' version='9.0.21022.8' processorArchitecture='x86' publicKeyToken='1fc8b3b9a1e18e3b' />
    dependentAssembly>
  dependency>
  <dependency>
    <dependentAssembly>
      <assemblyIdentity type='win32' name='Microsoft.VC80.CRT' version='8.0.50727.762' processorArchitecture='x86' publicKeyToken='1fc8b3b9a1e18e3b' />
    dependentAssembly>
  dependency>
assembly>

VC 2008生成出来就需要VC90和VC80的CRT，我们能有什么脾气呢……
也就是说，还别管你exe文件多大，要保证正常运行，我们需要首先拷贝这8个文件……
MinGW(gcc)编译的就没这些麻烦。所以，我现在都是用两个编译器编译两个exe以供发布了。

lf426 2008-04-12 01:51 发表评论

Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition下为exe程序添加图标

lf426 — Mon, 31 Mar 2008 11:24:00 GMT

        因为想到第10章的内容比较繁杂，所以想给大家一个完整的演示程序以及源代码。那个难看的默认可执行程序的图标实在让我忍受不了了，VC Express貌似又没有给提供VS那样的给exe文件添加图标的功能，所以，我从VC6来找解决方案。
        结果比我想像简单得多！
        我用VC6导入一个ico文件，并得到了它的资源文件Script1.rc。嘿嘿，C风格的，那就不客气的分析了。原来要用到VC6的3个头文件：resource.h，afxres.h和WINRES.H。我把rc文件和3个头文件，以及ico图标文件都导入VC 2008 Express的项目中，居然就无情的成功了！看来Express仍然不愧是VS的阉割版，其实就是少了点材料，基本能力还是在的。^^
        最后我干脆把3个h文件合并到rc文件中了，并且给它起个好记的名字：icon.rc，并做了简单的修改。现在使用起来就更简单了：
1、将icon.rc导入VC2008的资源（Resource Files）中；
2、将ico文件更名为logo.ico并放到项目文件夹下（即存放cpp和h文件的文件夹）；
3、编译，OK了！
        我在演示程序中包含了这个好用的icon.rc，有兴趣的朋友可以直接下载来使用了，您甚至都不需要装VC6。下载地址：（在rc文件夹下）
http://www.fs2you.com/zh-cn/files/62f0acf0-ff11-11dc-a4f4-0014221b798a/

lf426 2008-03-31 19:24 发表评论