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Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

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C von A bis Z von Jürgen Wolf
Das umfassende Handbuch für Linux, Unix und Windows
– 2., aktualisierte und erweiterte Auflage 2006
Buch: C von A bis Z

C von A bis Z
1.116 S., mit CD, Referenzkarte, 39,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 3-89842-643-2
gp Kapitel 28 Netzwerkprogrammierung und Cross-Plattform-Entwicklung
  gp 28.1 Begriffe zur Netzwerktechnik
    gp 28.1.1 IP-Nummern
    gp 28.1.2 Portnummer
    gp 28.1.3 Host- und Domainname
    gp 28.1.4 Nameserver
    gp 28.1.5 Das IP-Protokoll
    gp 28.1.6 TCP und UDP
    gp 28.1.7 Was sind Sockets?
  gp 28.2 Headerdateien zur Socketprogrammierung
    gp 28.2.1 Linux/UNIX
    gp 28.2.2 Windows
  gp 28.3 Client-/Server-Prinzip
    gp 28.3.1 Loopback-Interface
  gp 28.4 Erstellen einer Client-Anwendung
    gp 28.4.1 socket() – Erzeugen eines Kommunikationsendpunktes
    gp 28.4.2 connect() – Client stellt Verbindung zum Server her
    gp 28.4.3 Senden und Empfangen von Daten
    gp 28.4.4 close(), closesocket()
  gp 28.5 Erstellen einer Server-Anwendung
    gp 28.5.1 bind() – Festlegen einer Adresse aus dem Namensraum
    gp 28.5.2 listen() – Warteschlange für eingehende Verbindungen einrichten
    gp 28.5.3 accept() und die Serverhauptschleife
  gp 28.6 (Cross-Plattform)TCP-Echo-Server
    gp 28.6.1 Der Client
    gp 28.6.2 Der Server
  gp 28.7 Cross-Plattform-Development
    gp 28.7.1 Abstraktion Layer
    gp 28.7.2 Headerdatei Linux/UNIX
    gp 28.7.3 Linux/UNIX-Quelldatei
    gp 28.7.4 Headerdatei MS-Windows
    gp 28.7.5 Windows-Quelldatei
    gp 28.7.6 All together – die main-Funktionen
    gp 28.7.7 Ein UDP-Beispiel
    gp 28.7.8 Mehrere Clients gleichzeitig behandeln
  gp 28.8 Weitere Anmerkungen zur Netzwerkprogrammierung
    gp 28.8.1 Das Datenformat
    gp 28.8.2 Der Puffer
    gp 28.8.3 Portabilität
    gp 28.8.4 Von IPv4 nach IPv6
    gp 28.8.5 RFC-Dokumente (Request for Comments)
    gp 28.8.6 Sicherheit


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28.2 Headerdateien zur Socketprogrammierung  downtop

Zur Erstellung von Netzwerkanwendungen mit Sockets sind auf den Systemen verschiedene Headerdateien und unter MS-Windows auch eine bestimmte Bibliothek nötig.


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28.2.1 Linux/UNIX  downtop

Die Headerdateien für Linux/UNIX und auch den BSD-Varianten lauten:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>

Hinweis   Beachten Sie, dass für *BSD beim Kompilieren immer die Headerdatei sys/types.h noch vor sys/socket.h inkludiert werden muss, sonst gibt es einen Fehler beim Kompilieren. Dies nur für den Fall, dass ich es mal vergessen sollte zu erwähnen und Sie unter *BSD eine seltsame Fehlermeldung erhalten.



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28.2.2 Windows  toptop

Unter MS-Windows sollte es ausreichen, die folgende Headerdatei zu inkludieren:

#include <winsock.h>

Eventuell kann es auch nötig sein, die Headerdatei <windows.h> einzubinden – sofern Ihr Compiler eine seltsame Warn- bzw. Fehlermeldung ausgibt.

Bibliotheken

Unter MS-Windows wird außerdem noch die Winsock-Bibliothek benötigt. Hierfür sind leider bei den verschiedensten Compilern unterschiedliche Bibliotheksnamen angegeben. Mir bekannte Namen unter MS-VC++ 6.0 sind bspw. WSOCK32.LIB (winsock) und WS2_32.LIB (winsock2) oder bei einigen anderen Compilern habe ich hierbei WINSOCK32.LIB und WINSOCK2_32.LIB verwendet.

Die Beispiele getestet habe ich allerdings unter MS-Windows mit der kostenlosen Entwicklungsumgebung Bloodshed Dev-C++. Hierbei lautet der Bibliothekenname LIBWSOCK32.a (winsock) oder LIBWS2_32.a (winsock2). Dabei müssen Sie bei Ihrem neuen Projekte lediglich eine der beiden Bibliotheken dem Linker mitteilen. Dies können Sie mit »Projekt -> Projekt Optionen -> Parameter« unter dem Feld »Linker« machen. Hier brauchen Sie nur im lib-Verzeichnis die entsprechende Bibliothek auswählen.


Hinweis   Sofern Ihr Compiler hier nicht erwähnt wurde, sollten Sie entsprechende Dokumentation lesen, die Ihrem Compiler mitgeliefert wurde. Meistens allerdings reicht es auch aus, ein Blick in das Verzeichnis der Bibliotheken zur werfen (meistens lib) und nach einem entsprechenden Namen zu suchen.



Hinweis   Wenn Sie beim Übersetzen einen Linkerfehler wie »undefined reference to…« erhalten, dann bedeutet dies, dass Ihre Linkeroptionen zur entsprechenden Winsock-Bibliothek falsch sind, oder (plausibel, aber kommt häufig vor) Sie hierbei gar keine Angaben gemacht haben.


Die Windows-Programmierung und die (C-)Syntax

Bevor es weiter mit dem Thema geht, sollen hier noch ein paar Worte zur Syntax der Windows-Programmierung verloren werden. Sofern Sie noch nichts damit zu tun gehabt haben, wird es wohl eine Weile dauern, bis Sie sich an die Windowstypische C-schreibweise gewöhnt haben. Auf den ersten Blick erscheint einem alles ein wenig fremd. Bspw. wird anstatt unsigned char der Name BYTE oder anstatt unsigned long der Name DWORD für die Datentypen verwendet. Aber ein Blick in die Win32-Bibliothek zeigt, dass sich dies durch eine einfache Typendefinition ergibt:

typedef unsigned char       BYTE;
typedef unsigned long       DWORD;

Ebenso wird dies mit Strukturen und anderen Datentypen gemacht. Außerdem wird bei den Variablennamen von vielen Programmierern eine besondere Schreibweise, die so genannte ungarische Notation, verwendet. Hierbei fängt jeder Variablenname mit einer Vorsilbe (Präfix) an, die etwas über den Variablentyp aussagt, gefolgt vom eigentlichen Namen, der mit einem Großbuchstaben beginnt. Ein Beispiel ist der Name szPauseName. Das Präfix sz steht hier für »string-zero terminated« = »Zeichenkette, mit dem Stringendezeichen«.

Zwar wird in diesem Buch weit gehend auf die Verwendung einer solchen Syntax bzw. der Verwendung von Win32-Datentypen verzichtet, aber es sollte dennoch erwähnt werden, sofern Sie bspw. nach Quellcodes oder Dokumentationen zu diesem Thema Ausschau halten.

Winsock initialisieren

Damit unter MS-Windows ein Prozess überhaupt Sockets verwenden kann, muss dieser vor jedem Aufruf einer Socket-Funktion initialisiert werden. Genauer, durch diese Initialisierung kann ein Prozess die WS2_32.DLL bzw. WINSOCK.DLL verwenden. Dies wird mit dem Systemaufruf WSAStartup() erledigt.

int WSAStartup (
  WORD wVersionRequested,
  LPWSADATA lpWSAData
);

Diese Funktion muss für jede weitere Socket-Funktion aufgerufen werden. Der erste Parameter ist vom Datentyp WORD (unsigned short) mit 2 Bytes Länge. Mit diesem Parameter geben Sie die Versionsnummer von Winsock an, die Sie verwenden wollen. Dabei legen Sie im Low-Order-Byte die Major-Nummer und im High-Order-Byte die Minornummer (Revisionsnummer) fest. Damit Sie sich jetzt nicht mit Bitverschiebungen und den Byte-Orders auseinander setzen müssen, verwenden Sie am besten gleich das Win32-Makro MAKEWORD().

WORD MAKEWORD (
   BYTE bLow,  // low-order byte of short value
   BYTE bHigh  // high-order byte of short value
);

Und schon sind Sie ein Kopf-Problem mehr los. Wollen Sie hierbei nun die Version 1.2 von Winsock verwenden, dann müssen Sie nur MAKEWORD(1, 2) verwenden. Für die Version 2.0 schreiben Sie einfach MAKEWORD(2 ,0).

Mit dem zweiten Parameter von WSAStartup() geben Sie einen Zeiger auf die Struktur (LP)WSADATA (LP = Long Pointer) an. In dieser Struktur finden Sie Informationen zur Winsock Version. Allerdings werden Sie diese Struktur im Buch nicht mehr benötigen.

Wenn Sie mit der Anwendung fertig sind, sollten Sie am Ende mit der Funktion WSACleanup() die Verbindung mit WS2_32.DLL oder WINSOCK.DLL wieder beenden bzw. freigeben.

int  WSACleanup (void);

Damit werden diverse Aufräumarbeiten durchgeführt und ein interner Referenzzähler, der auf WS2_32.DLL oder WINSOCK.DLL verweist, wird dekrementiert.

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