基于WSAAsyncSelect模型的通信程序设计
一、问题描述
编写Win32程序模拟实现基于WSAAsyncSelect模型的两台计算机之间的通信，要求编程实现服务器端与客户端之间双向数据传递。客户端向服务器端发送“请输出从1到1000内所有的质数”，服务器回应客户端给出结果。
二、代码实现
①CInitSock.h具体代码：
1 #pragma once
2 #include <winsock2.h>
3 #pragma comment(lib,"WS2_32")
4 class CInitSock
5 {
6 public:
7 CInitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2)
8 {
9 //初始化W2_32.dll
10 WSADATA wsaData;
11 WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer);
12 if (::WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
13 {
14 exit(0);
15 }
16 }
17 ~CInitSock()
18 {
19 ::WSACleanup();
20 }
21 };
②服务器端代码：
1 #include "CInitSock.h"
2 #include<iostream>
3 #include<sstream>
4 using namespace std;
5 CInitSock initSock;
6
7 //自定义网络通知消息：
8 #define WM_SOCKET (WM_USER + 1)
9
10 //判断质数的函数：
11 boolean PNumJudgment(int num);
12 char* AllThePNum(int start, int end);
13 //判断质数的函数2：
14 string calculatePrimeNumbers(int start, int end);
15
16 LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
17 int main()
18 {
19 char szClassName[] = "MainWClass";
20 WNDCLASSEX wndclass;
21
22 //用描述主窗口的参数填充WNDCLASSEX结构
23 wndclass.cbSize = sizeof(wndclass);
24 wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
25 wndclass.lpfnWndProc = WindowProc;
26 wndclass.cbClsExtra = 0;
27 wndclass.cbWndExtra = 0;
28 wndclass.hInstance = NULL;
29 wndclass.hIcon = ::LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
30 wndclass.hCursor = ::LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
31 wndclass.hbrBackground = (HBRUSH)::GetStockObject(WHITE_BRUSH);
32 wndclass.lpszMenuName = NULL;
33 wndclass.lpszClassName = szClassName;
34 wndclass.hIconSm = NULL;
35 ::RegisterClassEx(&wndclass);
36
37
38 //创建主窗口
39 HWND hWnd = ::CreateWindowEx(
40 0,
41 szClassName,
42 "",
43 WS_OVERLAPPEDWINDOW,
44 CW_USEDEFAULT,
45 CW_USEDEFAULT,
46 CW_USEDEFAULT,
47 CW_USEDEFAULT,
48 NULL,
49 NULL,
50 NULL,
51 NULL);
52 if (hWnd == NULL)
53 {
54 ::MessageBox(NULL, "创建窗口出错！", "error", MB_OK);
55 return -1;
56 }
57 USHORT nPort = 4567;
58
59 //创建监听套接字
60 SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
61 sockaddr_in sin;
62 sin.sin_family = AF_INET;
63 sin.sin_port = htons(nPort);
64 sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
65
66 //绑定套接字到本地机器
67 if (::bind(sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
68 {
69 printf("Failed bind()\n");
70 return -1;
71 }
72
73 //将套接字设为窗口通知消息类型
74 ::WSAAsyncSelect(sListen, hWnd, WM_SOCKET, FD_ACCEPT | FD_CLOSE);
75 ::listen(sListen, 5);
76
77 //从消息队列中取出消息
78 MSG msg;
79 while (::GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
80 {
81 ::TranslateMessage(&msg);//转化键盘消息 : 将键盘消息翻译成对应的字符消息
82 ::DispatchMessage(&msg);//将消息发送到相应的窗口函数进行处理
83 }
84 return msg.wParam; //当GetMessage返回0时的程序结束
85
86 }
87
88 LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
89 {
90 switch (uMsg)
91 {
92 case WM_SOCKET:
93 {
94 SOCKET s = wParam;//取得有事件发生的套接字句柄
95 //查看是否出错
96 if (WSAGETSELECTERROR(lParam))
97 {
98 ::closesocket(s);
99 return 0;
100 }
101 //处理发生的事件
102 switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))
103 {
104 case FD_ACCEPT: //监听中的套接字检测到有连接进入
105 {
106 SOCKET client = ::accept(s, NULL, NULL);
107 ::WSAAsyncSelect(client, hWnd, WM_SOCKET, FD_READ | FD_WRITE | FD_CLOSE);//sListen client
108 }
109 break;
110 case FD_WRITE:
111 {}
112 break;
113 case FD_READ:
114 {
115 char szText[1024] = { 0 };
116 if (::recv(s, szText, 1024, 0) == -1)
117 ::closesocket(s);
118 else
119 {
120 printf("接收到消息: %s", szText);
121
122 /*补充:向客户端发送数据*/
123 int start, end, add_sum;
124 char response[256];
125 string calString;
126 if (sscanf(szText, "请输出%d到%d内的所有质数！", &start, &end) == 2) {//请输出从1到1000内所有的质数
127 string calString = calculatePrimeNumbers(start, end);
128 ::send(wParam, calString.c_str(), calString.length(), 0);
129 }
130 else {
131 strcpy(response, "无效的指令，请重新发送指令");
132 ::send(wParam, response, strlen(response), 0);
133 }
134 }
135 }
136 break;
137 case FD_CLOSE:
138 {
139 ::closesocket(s);
140 }
141 break;
142 }
143 }
144 return 0;
145 case WM_DESTROY:
146 ::PostQuitMessage(0);
147 return 0;
148 }
149 //我们不需要的消息，就交给系统默认处理
150 return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
151 }
152
153 boolean PNumJudgment(int num)
154 {
155 boolean flag = true;
156 for (int i = 2; i < (num / 2); i++) {
157 if (num % i == 0)
158 flag == false;
159 }
160 return flag;
161 }
162
163 char* AllThePNum(int start, int end)
164 {
165 char PNumArr[4096];
166 for (int i = start; i <= end; i++)
167 {
168 if (PNumJudgment(i))
169 {
170 PNumArr[i] = i;
171
172 }
173 }
174 return PNumArr;
175 }
176
177 string calculatePrimeNumbers(int start, int end)
178 {
179 stringstream calResult;
180 for (int i = start; i <= end; i++)
181 {
182 if (i == 1)
183 continue; //1既不是质数也不是合数
184 bool isPrime = true;
185 for (int j = 2; j < i; j++)
186 {
187 if (i % j == 0)
188 {
189 isPrime = false;
190 break;
191 }
192 }
193 if (isPrime)
194 {
195 calResult << i << " ";
196 }
197 }
198 return calResult.str();
199 }
③客户端代码：
1 #include "CInitSock.h"
2 #include<stdio.h>
3 CInitSock initSock;
4 int main()
5 {
6 //创建套接字
7 SOCKET s = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
8 if (s == INVALID_SOCKET)
9 {
10 printf("Failed socket()\n");
11 return 0;
12 }
13 //填充sockaddr_in结构
14 sockaddr_in servAddr;
15 servAddr.sin_family = AF_INET;
16 servAddr.sin_port = htons(4567);
17
18 //
19 servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
20 //绑定这个套接字到一个本地地址
21 if (::connect(s, (LPSOCKADDR)&servAddr, sizeof(servAddr)) == -1)
22 {
23 printf("Falied connect()\n");
24 return 0;
25 }
26 //给服务器端发信息
27 char szText1[] = "请输出1到1000内的所有质数！";
28 ::send(s, szText1, strlen(szText1), 0);
29
30 //接收数据
31 char buff[4096];
32 int nRecv = ::recv(s, buff, 4096, 0);
33 if (nRecv > 0)
34 {
35 buff[nRecv] = '\0';
36 printf("接收到数据：%s", buff);
37 }
38
39 //关闭监听套接字
40 ::closesocket(s);
41 return 0;
42 }
三、运行结果
①服务器端接收到请求消息：
②客户端收到服务器端的回复：
四、关于质数求解的不同方法
①基本的嵌套循环判断每个数是否为质数
这是最常使用的方法，也是上述服务器中使用到的方法：
1 bool isPrime(int num) {
2 if (num < 2) {
3 return false;
4 }
5 for (int i = 2; i * i <= num; i++) {
6 if (num % i == 0) {
7 return false;
8 }
9 }
10 return true;
11 }
12
13 void findPrimes(int start, int end) {
14 printf("质数列表: ");
15 for (int num = start; num <= end; num++) {
16 if (isPrime(num)) {
17 printf("%d ", num);
18 }
19 }
20 printf("\n");
21 }
服务器上判断质数的代码：（和上述代码的思路相同）
1 string calculatePrimeNumbers(int start, int end)
2 {
3 stringstream calResult;
4 for (int i = start; i <= end; i++)
5 {
6 if (i == 1)
7 continue; //1既不是质数也不是合数
8 bool isPrime = true;
9 for (int j = 2; j < i; j++)
10 {
11 if (i % j == 0)
12 {
13 isPrime = false;
14 break;
15 }
16 }
17 if (isPrime)
18 {
19 calResult << i << " ";
20 }
21 }
22 return calResult.str();
23 }
②埃及筛法判断质数
思路:
一个素数的整数倍必定为合数
算法思想:
1.创建一个长度为n+1的数组sieve；
(长度为n+1是因为数组的下标是从0开始的，若n=10，你创建一个长度为n的数组，数组是从0--9的，并不包含10。)
2.初始化sieve数组的所有元素都为true，即默认所有的数都是质数；
3.进入for循环，进行判断；此时范围为for(int i=2;i<=n;i++);
（i从2开始，是因为数组中下标为0的数用不上，下标为1的数是用来表示数字1的，而1不是质数，所以要从数字2进行判断。）
4.在for循环中，如果prim[i]==1(i为质数)，则将i的所有整数倍置为合数。
对i进行整数倍置为合数操作的时候，本应该 2i 3i 4i......都要置为合数的，但是有些数在之前的i-1已经操作过，所以此时不必在进行操作，我们只需要从i*i开始即可。
举个例子：
i=2,prim[i]==1---->if(i*i<=n)---->4 6 8 10 12 14 16 18 20 22......都置为合数
i=3,prim[i]==1---->if(i*i<=n)----->6 9 12 15 18 21 24 ......置为合数，此时6已经操作过了
i=5,prim[i]==1---->if(i*i<=n)----->10 15 20 25 30 35 ......置为合数，此时10、15、20已经置为合数过了，所以我们应从i*i开始操作
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdbool.h>
3 #include <math.h>
4
5 void findPrimes(int start, int end) {
6 bool sieve[1024];
7 for (int i = 0; i <= end; i++) {
8 sieve[i] = true;
9 }
10 for (int p = 2; p <= sqrt(end); p++) {
11 if (sieve[p]) {
12 for (int i = p * p; i <= end; i += p) {
13 sieve[i] = false;
14 }
15 }
16 }
17 printf("使用优化的Sieve of Eratosthenes求出的质数列表: ");
18 for (int num = start; num <= end; num++) {
19 if (num >= 2 && sieve[num] == true) {
20 printf("%d ", num);
21 }
22 }
23 printf("\n");
24 }
25
26 int main() {
27 int start = 1;
28 int end = 1000;
29 findPrimes(start, end);
30 return 0;
31 }
运行结果:
五、总结
①实验中遇到的问题及其解决办法：
错误①：
问题描述：
Unicode字符集下，不可将char*类型的值分配到“LPCWSTR”类型的实体。
原因：
“从Visual C2005开始，编译器不再进行从char到LPCWSTR的隐式转换了”
解决方法：
修改工程属性，项目属性->高级->字符集->使用Unicode字符集改为未设置。
修改完之后便可正常赋值：
错误②：
问题描述：
Visual Studio中找不到WM_SOCKET这个消息常量
解决办法：
在 Visual Studio 中，WM_SOCKET 不是一个内置的消息常量，这是因为 WM_SOCKET 是一个自定义的消息，它通常与网络编程和异步套接字（Socket）相关联。
需要补充自定义网络通知消息代码：
#define WM_SOCKET (WM_USER + 1)
理解：
在 Windows 系统中，当使用异步套接字编程模型时，可以通过 WSAAsyncSelect 函数为套接字关联一个窗口，并指定一个自定义的消息号，以便在套接字事件发生时通过消息机制通知该窗口。具体来说，WSAAsyncSelect 函数将 FD_SOCKET 事件与指定的套接字关联，并在事件发生时向关联的窗口发送一个消息。
②对于WSAAsyncSelect模型的了解：
1.WSAAsyncSelect模型的工作过程分析：
①创建套接字：
首先，需要使用socket函数创建一个套接字。套接字是网络通信的端点，可以在应用程序中发送和接收数据。
②注册事件通知：
使用WSAAsyncSelect函数将套接字与特定的窗口关联起来，并为套接字注册感兴趣的网络事件，例如连接请求、数据到达等。该函数还指定了在事件发生时应该通知的窗口消息。
③创建消息循环：
在接收事件通知之前，需要创建一个消息循环来处理系统发送的消息。消息循环可以使用GetMessage函数来获取消息，并将其分派给相应的窗口过程进行处理。
④接收事件通知：
当套接字接收到感兴趣的网络事件时，系统将发送一个消息给消息循环。应用程序可以使用TranslateMessage和DispatchMessage函数将该消息传递给关联的窗口过程进行处理。
⑤处理事件：
在窗口过程中，应用程序可以通过解析消息的参数来确定发生的事件类型。例如，如果收到FD_READ事件，表示有数据可以从套接字中读取。
⑥处理数据：
根据具体的应用需求，可以使用相应的函数（如recv函数或send函数）来接收或发送数据。数据的读取或发送过程可以在事件处理函数中完成。
⑦继续循环：
处理完事件后，窗口过程返回，并再次进入消息循环等待下一个事件的到来。循环将一直进行，直至应用程序退出或调用WSACleanup函数释放资源。