MinGW-w64 で Winsock

最近、MinGW-w64(Eclipse) で Winsock のプログラムを書いたので、その時の作業メモを残しておくことにする。

準備

まず Makefile の修正を行う。
コンパイルオプションに -DUNICODE を、リンクオプションに -lWs2_32 を追加する。

下にソースの一部を表示する。
最初に #define で Windows 7 以降のプラットフォームであることを指定する。これをしないと呼び出せない関数があるためである。
次に winsock2.h と ws2tcpip.h をインクルードする。
なを、GUIプログラムの場合は windows.h をインクルードする訳だが、 winsock2.h の後にインクルードする。
そうしないとwindows.hの中で、winsock.hが呼ばれるので、旧い Winsock の設定が有効になってまずいことになる(らしい)。

そしてプログラムの最初に WSAStartup を読んで Winsock ライブラリーの初期化を行う。

//** Windows 7 以降
#define _WIN32_WINNT _WIN32_WINNT_WIN7

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
//#include <windows.h>

       (中略)

int main(void) {
  int ec;
  WSADATA wsaData;
  
  ec=WSAStartup(WINSOCK_VERSION, &wsaData);
  if(ec){
      printf("Winsock の初期化に失敗しました %d\n",ec);
      return ec;
      }

  printf("<<%s:%s %x %x>>\n",wsaData.szDescription,wsaData.szSystemStatus
           ,wsaData.wVersion,wsaData.wHighVersion);

  if(server) testServer();else testClient();
      
  WSACleanup();     
  return EXIT_SUCCESS;
}

ソケットの作成

ソケットの作成にはアドレス情報構造体(ADDRINFOW)を使う。
ヒントとなるアドレス情報を設定して GetAddrInfoW を呼び出す。
この時、ホスト名とポート番号の文字列はUTF16で渡す。(面倒くさい)

うまくゆけば、その環境で使えるアドレス情報のリストが得られる。
あとはそのアドレス情報からソケットを作成する。

SOCKET createSocket()
{
  SOCKET xsock;
  ADDRINFOW hints;
  wchar_t wport[1000],whost[1000];
  char buf[100];
  int ec;

  memset(&hints, 0, sizeof(hints));
  hints.ai_flags=AI_CANONNAME;
  if(server) hints.ai_flags|=AI_PASSIVE;
  hints.ai_family = IPv6 ? AF_INET6:AF_INET;
  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
  hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;
  
  MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, host, -1, whost, 1000);
  sprintf(buf,"%d",port);
  MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, buf, -1, wport, 100);
  
  ec= GetAddrInfoW(whost,wport, &hints, &aiList);
  if(ec) {
      ec=WSAGetLastError();
      printf("GetAddrInfo のエラー  %x",ec);
      return INVALID_SOCKET;
      }
  
  xsock = socket(aiList->ai_family, aiList->ai_socktype, aiList->ai_protocol);
  if(xsock==INVALID_SOCKET){
     ec=WSAGetLastError();
     FreeAddrInfoW(aiList);
     printf("ソケットの作成に失敗しました %x\n",ec);
     }
        
  return xsock;    
  }

サーバーの作成

まずアドレス情報に AI_PASSIVE を指定してソケットを作成する。
次に sockaddr_in6 にアドレスファミリー(IPv4 か IPv6)とポート番号をアドレス情報からコピーする。アドレスはオール0に設定する。
そして bind を呼び出す。
sockaddr_in の代りに sockaddr_in6 を使うのはIPv6と兼用するためである。
ネットを検索した時にアドレス情報を直接使って
bind(sock, aiList->ai_addr, (int)aiList->ai_addrlen);
とやっている例を見つけたんだが、これだとアドレスが 1 になって、ループバックテストしかできないような気がする。

次に listen でクライアントからの受付を開始する。
accept クライアントからの要求で作成された socket を取得する。以降はこのsocket でクライアントと通信する。
今回は send でメッセージの送信を行なっている。

サーバーのテスト

別のコマンドプロンプトから
>telnet localhost 7777
として接続のテストができる。

void testServer()
{
  SOCKET sock=createSocket(),asock;
  struct sockaddr_in6 adr;
  SOCKADDR_STORAGE client;
  int ec,adrSize = sizeof(client);
  const char* msg="I am Server!";

  if(sock==INVALID_SOCKET) return;
  
  memset(&adr,0,sizeof(adr));
  memcpy(&adr,aiList->ai_addr,4);
  ec=bind(sock,(sockaddr*)&adr, (int)aiList->ai_addrlen);
  if(ec){
      ec=GetLastError();
      printf("bind error %d\n",ec);
      goto term;}

  ec=listen(sock,SOMAXCONN);
  if(ec){
      ec=GetLastError();
      printf("listen error %d ",ec);	  
      goto term;
      }
      
  for(int i=0;i<3;i++){
    printf( "クライアントからの接続をまってます\n" );
    asock=accept(sock,(SOCKADDR *)&client , &adrSize);
    if(asock==INVALID_SOCKET){
      ec=GetLastError();
      printf("accept error %d\n",ec);
      goto term;;
      }

    printf( "クライアントからの接続を受け付けました。メッセージを送信します\n" );
    ec=send(asock,msg,strlen(msg),0);
    if(ec==SOCKET_ERROR){
      ec=WSAGetLastError();
      printf("送信 error %d\n",ec);
      goto term;
      }
     
    closesocket(asock);
    }
  printf( "サーバーを終了します。\n" );

term:;
  FreeAddrInfoW(aiList);
  closesocket(sock);
  }

クライアントの作成

サーバーと同様にソケットを作成する。
作成したアドレス情報と使って connect を呼び、サーバーと接続する。
接続したらサーバーと通信を行う。今回は上記のサーバーから recv で受信する。

void testClient()
{
  SOCKET sock=createSocket();
  int ec;
  char buf[110];

  if(sock==INVALID_SOCKET) return;
 
  ec=connect(sock, aiList->ai_addr, aiList->ai_addrlen);
  if(ec==SOCKET_ERROR){
      ec=WSAGetLastError();
      printf("接続のエラー %d\n",ec);
      goto term;
      }

  ec=recv(sock,buf,100,0);
  if(ec==SOCKET_ERROR){
      ec=WSAGetLastError();
      printf("読込のエラー %d\n",ec);
      goto term;
      }
  buf[ec]=0;   
  printf("受信しました [%s]\n",buf);
 
term:;
  FreeAddrInfoW(aiList);
  closesocket(sock);
  }

以上で簡単な説明を終ります。ソースと実行ファイルは下からダウンロードできます。
実行の際は chcp 65001 で端末のコードを UTF-8にしておくこと。

ある程度実用的なプログラムを作成しようとすると、スレッドとかノンブロッキンング通信を使う必要も出て来ると思うので、皆さん頑張って下さい。

今回の作業ではここの記事とプログラムが役に立ちました。

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