《TCP/IP网络编程》（第十二章）I/O复用（2）

news2024/11/13 10:43:24

下面是基于I/O复用的回声服务器端和客户端代码

Linux系统

服务器端代码

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <unistd.h> // POSIX标准定义的通用函数，如close()
#include <arpa/inet.h> // 提供inet相关的函数，如inet_addr()
#include <sys/socket.h> // 提供socket相关的函数和数据结构
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>

#define BUFF_SIZE 100 //缓冲区大小
void error_handling(char* message);


int main(int argc, char *argv[]) 
{
    int serv_sock; // 服务器套接字
    int clnt_sock; // 客户端套接字
    struct sockaddr_in serv_addr; // 服务器地址结构
    struct sockaddr_in clnt_addr; // 客户端地址结构
    struct timeval timeout;//超时设置

    fd_set reads,cpy_reads;//读集合，拷贝读集合
    socklen_t clnt_addr_size; // 客户端地址结构的大小
    int fd_max,str_len,fd_num,i;//最大文件描述符，读集合大小，读集合大小，循环次数
    char opinfor[BUFF_SIZE];

    
    if(argc!=2)
    {
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1); 
    }


    // 创建一个服务器套接字
    serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);//使用SOCK_STREAM创建TCP套接字
    if(serv_sock==-1) 
        error_handling("socket() error"); 

    // 初始化服务器地址结构
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family=AF_INET; // 地址族设置为IPv4
    serv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); // 服务器地址设置为任意
    serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1])); // 设置监听端口为命令行参数指定的端口

    // 绑定套接字，调用bind()函数分配ip地址和端口号
    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1)
        error_handling("bind() error"); 
    // 监听套接字，最多监听5个连接
    if(listen(serv_sock, 5)==-1) 
        error_handling("listen() error");
    
    //设置文件描述符
    FD_ZERO(&reads);
    FD_SET(serv_sock, &reads);
    fd_max=serv_sock;

    while(1)
    {
        cpy_reads=reads;//把fd_set复制到cpy_reads

        //设置超时
        timeout.tv_sec=5;
        timeout.tv_usec=5000;

        if((fd_num=select(fd_max+1,&cpy_reads,0,0,&timeout))==-1){//调用select()函数,如果有文件描述符就绪，返回就绪的文件描述符个数，错误返回-1
            break;
        }

        if(fd_num==0){//超时返回0
            continue;
        }

        for(i=0; i<=fd_max+1; i++){//遍历所有文件描述符
            if(FD_ISSET(i, &cpy_reads)){//判断是否在cpy_reads中
                if(i==serv_sock){
                    clnt_addr_size=sizeof(clnt_addr);
                    clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);//接受连接请求
                    FD_SET(clnt_sock, &reads);//将新连接的客户端套接字加入到reads中
                    
                    //更新最大文件描述符
                    if(fd_max<clnt_sock){
                        fd_max=clnt_sock;
                        printf("Connected client: %d\n", clnt_sock);
                    }
                    
            }else{
                str_len=read(i, opinfor, BUFF_SIZE);//读取客户端发送的数据
                if(str_len==0){//如果客户端关闭连接
                    FD_CLR(i, &reads);//从reads中删除该文件描述符
                    close(i);
                    printf("closed client: %d\n", i);
                }else{
                    write(i, opinfor, str_len);//发送数据给客户端
                }
            }
            }
        }

    }

    // 关闭服务器套接字
    close(serv_sock);
    
    return 0; 
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr); 
    fputc('\n', stderr); 
    exit(1); 
}

客户端代码
这里使用的是（第四章）基于TCP的服务器端/客户端（1）中的回声服务器客户端代码

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

#define BUF_SIZE 1024
void error_handling(char *message); 

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    int sock; // 客户端套接字
    struct sockaddr_in serv_addr; // 服务器地址结构
    char message[BUF_SIZE]; // 用于存储从服务器接收的消息
    int str_len,i; // 读取的字节数

    
    if (argc != 3)
    {
        printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
        exit(1); 
    }

    // 创建一个客户端套接字
    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock == -1) 
        error_handling("socket() error"); 

    // 初始化服务器地址结构
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族设置为IPv4
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // 设置服务器IP地址
    serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); // 设置服务器端口号

    // 发送连接请求
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
        error_handling("connect() error"); 
        else{
            printf("Connected.....\n");
        }


    while(1){
        printf("Input message(Q to quit): ");
        fgets(message, BUF_SIZE, stdin);
        if (!strcmp(message, "Q\n") || !strcmp(message, "q\n")){
            break;
        }
        write(sock, message, strlen(message));
        str_len = read(sock, message, sizeof(message) - 1);
        message[str_len] = 0;
        printf("Message from server: %s \n", message);
    }

    // 关闭套接字
    close(sock);
    return 0; 
}


void error_handling(char* message){
    fputs(message, stderr); 
    fputc('\n', stderr); 
    exit(1); 
}

运行结果
在这里插入图片描述
回声服务器/客户端可以正常运行，也可以单独关闭某一个客户端的连接

Windows系统

Windows系统下的select函数和Linux系统下的完全相同，详情查看（第十二章）I/O复用（1）

服务器端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")// 指定链接到winsock库

#define BUFF_SIZE 30 //缓冲区大小
void error_handling(char* message);


int main(int argc, const char* argv[])
{
	WSADATA wsaData;// Windows Sockets API需要的数据结构
	SOCKET hServSock, hClntSock;
	SOCKADDR_IN servAddr, clntAddr;

	TIMEVAL timeout;
	fd_set reads,cpy_reads;
	char message[BUFF_SIZE];
	int strlen,clntAdrSize,fdNum,i;

	if (argc != 2) {
		printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}

	if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)// 初始化Windows Sockets服务
		error_handling("WSAStartup() error!");

	//创建套接字	
	hServSock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);//使用SOCK_STREAM，即创建tcp套接字
	if (hServSock == INVALID_SOCKET)
		error_handling("socket() error");
		
	memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));
	servAddr.sin_family = AF_INET;
	servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
	servAddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

	// 将socket绑定到地址和端口
	if (bind(hServSock, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == SOCKET_ERROR)
		error_handling("bind() error");
	
	if (listen(hServSock, 5) == SOCKET_ERROR)
		error_handling("listen() error");

	//设置文件描述符集合
	FD_ZERO(&reads);
	FD_SET(hServSock, &reads);
	
	while (1) {
		cpy_reads = reads;//将reads复制到cpy_reads
		timeout.tv_sec = 5;//设置超时时间
		timeout.tv_usec = 5000;
		
		//等待文件描述符集合中的描述符就绪
		fdNum = select(0, &cpy_reads, NULL, NULL, &timeout);
		if (fdNum == SOCKET_ERROR){//有错误退出
			break;
		}

		if(fdNum == 0){//超时
			continue;
		}

		for (i = 0; i < fdNum; i++){//遍历所有文件描述符
			if (FD_ISSET(cpy_reads.fd_array[i], &reads)){//判断是否在cpy_reads中
				if (cpy_reads.fd_array[i] == hServSock){//有新的客户端连接
					clntAdrSize = sizeof(clntAddr);
					hClntSock = accept(hServSock, (SOCKADDR*)&clntAddr, &clntAdrSize);//接受客户端连接
					if (hClntSock == INVALID_SOCKET){
						error_handling("accept() error");
					}else{
						printf("connected client: %d \n",hClntSock);
						FD_SET(hClntSock, &reads);//将新的客户端socket添加到文件描述符集合中
					}	
				}
				else{//有客户端发送数据
					strlen = recv(cpy_reads.fd_array[i], message, BUFF_SIZE, 0);//接收数据
					if (strlen == 0){//如果客户端关闭连接
						FD_CLR(cpy_reads.fd_array[i], &reads);//从文件描述符集合中删除
						closesocket(cpy_reads.fd_array[i]);
						printf("closed client: %d\n",cpy_reads.fd_array[i]);
					}
					else{//发送数据
						send(cpy_reads.fd_array[i],message, strlen, 0);
						printf("message from client %d : %s", hClntSock,message);
					}
				}
			}
		}
	}
	closesocket(hServSock);// 关闭服务器socket
	WSACleanup();// 清理Windows Sockets服务
	return 0;
}

void error_handling(char* message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

客户端代码
这里使用的是（第四章）基于TCP的服务器端/客户端（1）中的回声服务器客户端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")// 指定链接到winsock库

#define BUF_SIZE 1024
void ErrorHandling(const char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	WSADATA wsaData;
	SOCKET hSocket;
	SOCKADDR_IN servAddr;// 用于存储服务器的地址信息
	char message[BUF_SIZE];// 用于接收从服务器发送的消息
	int strLen;// 接收的消息长度

	if (argc != 3) {
		printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}

    // 初始化Windows Sockets服务
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
		ErrorHandling("WSAStartup() error!");

    //创建套接字
    hSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (hSocket == INVALID_SOCKET)
		ErrorHandling("socket() error");
        
	  memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));
    servAddr.sin_family = AF_INET;// 设置地址族为IPv4
    servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);// 设置服务器的IP地址
    servAddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));// 设置服务器的端口号

    // 尝试连接到服务器
    if (connect(hSocket, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == SOCKET_ERROR)
		  ErrorHandling("connect() error!");
    else{
      printf("Connected......\n");
    }
    
    while(1){
      fputs("Input message(Q to quit): ",stdout);
      fgets(message, BUF_SIZE, stdin);

      if(!strcmp(message, "Q\n") || !strcmp(message, "q\n")){
        break;
      }
      send(hSocket, message, strlen(message), 0);
      strLen= recv(hSocket, message, sizeof(message)-1, 0);
      message[strLen]= 0;
      printf("Message from server: %s \n", message);
    }
    
    closesocket(hSocket);// 关闭套接字
    WSACleanup();// 清理Windows Sockets服务
    return 0;
}

void ErrorHandling(const char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

运行结果
在这里插入图片描述

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