А. Григорьев - О чём не пишут в книгах по Delphi
По умолчанию функция closesocket немедленно возвращает управление вызвавшей ее программе, а процесс закрытия сокета начинает выполняться в фоновом режиме. Под закрытием подразумевается не только освобождение ресурсов, но и отправка данных, которые остались в выходном буфере сокета. Вопрос о том, как изменить поведение функции closesocket, будет обсуждаться в разд. 2.1.17. Если сокет закрывается одной нитью в тот момент, когда другая нить пытается выполнить какую-либо операцию с этим сокетом, то эта операция завершается с ошибкой.
Функция shutdown нужна в первую очередь для того, чтобы заранее сообщить партнеру по связи о намерении завершить связь, причем это имеет смысл только для протоколов, поддерживающих соединение. В случае UDP функцию shutdown вызывать практически бессмысленно, можно сразу вызывать closesocket. При использовании TCP удаленная сторона получает сигнал о выключении партнера, но стандартная библиотека сокетов не позволяет программе обнаружить его получение (такие функции есть в сокетах Windows, о чем мы будем говорить далее). Но этот сигнал может быть важен для внутрисистемных функций, реализующих сокеты. Windows-версия библиотеки сокетов относится к отсутствию данного сигнала достаточно либерально, поэтому вызов shutdown в том случае, когда и клиент, и сервер работают под управлением Windows, не обязателен. Но реализации TCP в других системах не всегда столь же снисходительно относятся к подобной небрежности. Результатом может стать долгое (до двух часов) "подвешенное" состояние сокета в той системе, когда с ним и работать уже нельзя, и информации об ошибке программа не получает. Поэтому в случае TCP лучше не пренебрегать вызовом shutdown, чтобы сокет на другой стороне не имел проблем.
MSDN рекомендует следующий порядок закрытия TCP-сокета. Во-первых, сервер не должен закрывать свой сокет по собственной инициативе, он может это делать только после того, как был закрыт связанный с ним клиентский сокет. Клиент начинает закрытие сокета с вызова shutdown с параметром SD_SEND. Сервер после этого сначала получает все данные, которые оставались в буфере сокета клиента, а затем получает от клиента сигнал о завершении передачи. Тем не менее сокет клиента продолжает работать на прием, поэтому сервер при необходимости может на этом этапе послать клиенту какие-либо данные, если это необходимо. Затем сервер вызывает shutdown с параметром SD_SEND, и сразу после этого — closesocket. Клиент продолжает читать данные из входящего буфера сокета до тех пор, пока не будет получен сигнал о завершении передачи сервером. После этого клиент также вызывает closesocket. Такая последовательность гарантирует, что данные не будут потеряны, но, как мы уже обсуждали ранее, она не может быть реализована в рамках стандартных сокетов из-за невозможности получить сигнал о завершении передачи, посланный удаленной стороной. Поэтому на практике следует реализовывать упрощенный способ завершения связи: клиент вызывает shutdown с параметром SD_SEND или SD_BOTH и сразу после этого — closesocket. Сервер при попытке выполнить операцию с сокетом получает ошибку, после которой также вызывает closesocket. Вызов shutdown на стороне сервера при этом не нужен, т.к. в этот момент соединение уже потеряно, и высылать данные из буфера вместе с сигналом завершения уже некуда.
2.1.9. Передача данных при использовании UDP
Мы наконец-то добрались до изучения того, ради чего сокеты и создавались: как передавать и получать с их помощью данные. По традиции начнем рассмотрение с более простого протокола UDP. Функции, которые рассматриваются в этом разделе, могут работать и с другими протоколами, и от этого их поведение может меняться. Мы здесь описываем только их поведение при использовании UDP.
Для передачи данных удалённому сокету предусмотрена функция sendto, описанная следующим образом:
function sendto(s: TSocket; var Buf; len, flags: Integer; var addrto: TSockAddr; tolen: Integer): Integer;
Первый параметр данной функции задаёт сокет, который служит для передачи данных. Здесь нужно указать значение, полученное ранее от функции socket. Параметр Buf задаёт буфер, в котором хранятся данные для отправки, а параметр len — размер этих данных в байтах. Параметр flags позволяет указать некоторые дополнительные опции, которых мы здесь касаться не будем, т.к. в большинстве случаев они не нужны. Пока следует запомнить, что параметр flags в функции sendto, а также в других функциях, где он встречается, должен быть равен нулю. Параметр addrto задает адрес (состоящий из IP-адреса и порта) удаленного сокета, который должен получить эти данные. Значение параметра addrto должно формироваться по тем же правилам, что значение аналогичного параметра функции bind, за исключением того, что IP-адрес и порт должны быть заданы явно (т.е. не допускаются значения INADDR_ANY и нулевой номера порта). Параметр tolen задает длину буфера, отведенного для адреса, и должен быть равен SizeOf(TSockAddr). Один вызов функции sendto приводит к отправке одной дейтаграммы. Данные, переданные в sendto, никогда не разбиваются на несколько дейтаграмм, и данные, переданные последовательными вызовами sendto, никогда не объединяются в одну дейтаграмму.
Функцию sendto можно использовать с сокетами, не привязанными к адресу. В этом случае внутри библиотеки сокетов будет неявно вызвана функция bind для привязки сокета к адресу INADDR_ANY и нулевому порту (т.е. адрес и порт будут выбраны системой).
Если выходной буфер сокета имеет ненулевой размер, sendto помещает данные в этот буфер и сразу возвращает управление программе, а собственно отправка данных осуществляется библиотекой сокетов в фоновом режиме. Поэтому успешное завершение sendto гарантирует только то, что данные скопированы в буфер и что на момент их копирования не обнаружено никаких проблем, которые делали бы невозможной их отправку. Но такие проблемы могут возникнуть позже, поэтому даже в случае успешного завершения sendto отправитель не получает гарантии, что данные посланы. Если в выходном буфере сокета не хватает места для новой порции данных, sendto не возвращает управление программе (т.е. блокирует ее) до тех пор, пока в буфере за счет фоновой отправки не появится достаточно места или не будет обнаружена ошибка.
Если размер выходного буфера сокета равен нулю, функция sendto копирует данные сразу в сеть, без промежуточной буферизации. Когда функция вернет управление программе, программа может быть уверена, что информация уже успешно передана в сеть. Однако даже в этом случае успешное завершение sendto не гарантирует доставку информации: дейтаграмма может потеряться по дороге.
В случае успешного завершения функция sendto возвращает количество байтов, скопированных в буфер (или переданных напрямую в сеть, если буфера нет). Для протокола UDP это значение может быть равно только значению параметра len, хотя для некоторых других протоколов (например, TCP) возможны ситуации, когда в буфер сокета копируется только часть данных, переданных программой, и тогда sendto возвращает значение в диапазоне от 1 до len. Если при выполнении sendto возникает ошибка, она возвращает значение SOCKET_ERROR (эта константа имеет отрицательное значение).
Для получения данных, присланных сокету, предназначена функция recvfrom, имеющая следующий прототип:
function recvfrom(s: TSocket; var Buf; len, flags: Integer; var from: TSockAddr; var fromlen: Integer): Integer;
Параметр s задает сокет, из входного буфера которого будут извлекаться данные, Buf — буфер, в который эти данные будут копироваться, а len — размер этого буфера. Параметр flags задает дополнительные опции и в большинстве случаев должен быть равен нулю. Параметр from выходной: в него помещается адрес, с которого была послана дейтаграмма. Параметр fromlen задает размер в байтах буфера для адреса отправителя. При вызове функции значение переменной, подставляемой в качестве фактического параметра, должно быть равно SizeOf(TSockAddr). Функция меняет это значение на ту длину, которая реально потребовалась для хранения адреса отправителя (в случае UDP это значение также будет равно SizeOf(TSockAddr).
В оригинале параметры from и fromlen передаются как указатели, и программа может использовать вместо них нулевые указатели, если ее не интересует адрес отправителя. Разработчики модуля WinSock заменили указатели параметрами-переменными, что в большинстве случаев удобнее. Но для передачи нулевых указателей приходится в качестве фактических параметров подставлять неуклюжие конструкции PSockAddr(nil)^ и PInteger(nil)^.
Функция reсvfrom всегда читает только одну дейтаграмму, даже если размер переданного ей буфера достаточен для чтения нескольких дейтаграмм. Если на момент вызова recvfrom дейтаграммы во входном буфере сокета отсутствуют, функция будет ждать, пока они там появятся, и до этого момента не вернет управление вызвавшей её программе. Если в буфере находится несколько дейтаграмм, то они читаются в порядке очередности поступления в буфер. Напомним, что дейтаграммы могут поступать в буфер не в том порядке, в котором они были отправлены. Кроме того, в очень редких случаях буфер может содержать несколько копий одной дейтаграммы, каждую из которых нужно извлекать отдельно.
