网络编程（8.15）io模型，IO多路复用(select,poll)

news2024/12/22 17:21:29

1.使用select函数实现IO多路复用

使用select函数实现IO多路复用的服务器：

#include<stdio.h>
#include<head.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/select.h>
#include<arpa/inet.h>
#define PROT 1112
#define IP "192.168.125.232"
int main(int argc, const char *argv[])
{
    //创建流式套接字
    int sfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(sfd<0)
    {   
        ERR_MSG("socket");
        return -1; 
    }   
    printf("sfd=%d\n",sfd);
    //设置允许端口被快速复用
    int reuse=1;
    if(setsockopt(sfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&reuse,sizeof(reuse))<0)
    {   
        ERR_MSG("setsockopt");
        return -1; 
    }                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            
    printf("允许端口快速复用成功\n");
    //绑定服务器的IP和端口--->必须绑定
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family      = AF_INET;//必须填AF_INET
    sin.sin_port        = htons(PROT);//端口号：1024~49151
    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);//本机IP
    if(bind(sfd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin))<0)
    {   
        ERR_MSG("bind");
        return -1; 
    }   
    printf("绑定成功\n");

    //将套接字设置为被动监听状态
    if(listen(sfd,128)<0)
    {   
        ERR_MSG("listen");
        return -1; 
    }   
    printf("被动监听状态设置成功\n");
    //创建一个读集合
    fd_set readfds,tempfds;
    //fd_set本质是一个结构体，成员是一个long类型的数组
    //集合目的是为了存储让内核监测的文件描述符，不初始化有可能随机到有效的但不需要监测的文件描述符
    //需要将集合初始化为无意义的文件描述符
    FD_ZERO(&readfds);
    FD_ZERO(&tempfds);

    //将需要的文件描述符添加到读集合中
    FD_SET(0,&readfds);
    FD_SET(sfd,&readfds);
    int s_res=-1;
    int nfd=-1;
    int maxfd=sfd;
    char buf[128]="";
    ssize_t res=0;
    struct sockaddr_in cin;//存储客户端地址信息
    socklen_t addrlen = sizeof(cin);
    struct sockaddr_in saveCin[1024];
    while(1)
    {   
        tempfds = readfds;
        //调用io多路复用函数 select()
        s_res = select(maxfd+1,&tempfds,NULL,NULL,NULL);
        if(s_res < 0)
        {
            ERR_MSG("select");
            return -1; 
        }
        else if(0 == s_res)
        {
            printf("timeout...\n");
            break;
        }
        printf("__%d__\n",__LINE__);
        //能运行到当前位置，代表集合中有文件描述符准备就绪
        //此时集合中路会只剩下触发事件的文件描述符
        //例如：
        //当0号文件描述符触发事件，则集合中只剩下0
        //当sfd文件描述符触发事件，则集合中只剩下sfd
        //当0和sfd同时触发，集合中剩下0和sfd
        //判断哪个文件描述符准备就绪，走对应处理函数
        //判断集合中剩下哪个文件描述符，代表哪个文件描述符准备就绪
        //判断nfd是否在集合中,若不在集合中则走recv函数
        for(int i=0;i<=maxfd;i++)
        {
            if(FD_ISSET(i,&tempfds)==0)//判断i是否在集合中，不在进入下一个循环
                continue;
            if(0 == i)
            {
                printf("触发键盘输入事件\n");
                fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
                buf[strlen(buf)-1]=0;
                printf(": %s\n",buf);
            }
            else if(sfd == i)
            {
                printf("触发客户端连接事件\n");
                nfd=accept(sfd,(struct sockaddr*)&cin,&addrlen);
                if(nfd<0)
                {
                    ERR_MSG("accept");
                    return -1; 
                }
                printf("[%s:%d]nfd=%d,客户端连接成功\n",inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),nfd);
                saveCin[nfd]=cin;
                //将nfd添加到集合中
                FD_SET(nfd,&readfds);
                //更新maxfd
                maxfd = maxfd>nfd ? maxfd : nfd;    
            }
            else
            {
                printf("客户端交互\n");
                //接收数据
                bzero(buf,sizeof(buf));
                res=recv(i,buf,sizeof(buf),0);
                if(res<0)
                {
                    ERR_MSG("recv");
                    return -1; 
                }
                else if(0==res)
                {
                    printf("[%s:%d]nfd=%d 客户端下线\n",inet_ntoa(saveCin[i].sin_addr),ntohs(saveCin[i].sin_port),i);
                    //关闭下线客户端的文件描述符
                    close(i);
                    //将下线客户端的文件描述符从集合中删除
                    FD_CLR(i,&readfds);
                    //更新maxfd
                    //从目前记录的最大fd开始判断是否在集合中，存在为最大，
                    //不存在往前开始判断前一个在不在，直到判断到在的为最大
                    while(FD_ISSET(maxfd,&readfds)==0&&maxfd-->=0);
                    /* 
                       int j=maxfd; 
                       for(;j>=0;j--)
                       {
                       if(FD_ISSET(maxfd,&readfds))
                       break;
                       maxfd=j;
                       }*/
                    continue;
                }
                printf("nfd=%d : %s\n",i,buf);
                //发送数据
                strcat(buf,"*_*");
                if(send(nfd,buf,sizeof(buf),0)<0)
                {
                    ERR_MSG("send");
                    return -1; 
                }
                printf("发送成功\n");
            }
        }
    }   
    //关闭所有文件描述符
    close(sfd);
    return 0;
}

使用select函数实现IO多路复用的客户端：

#include<stdio.h>
#include<head.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/select.h>
#define PROT 1112//服务器绑定的端口
#define IP "192.168.125.232"//服务器绑定的IP端口
int main(int argc, const char *argv[])
{
    //创建流式套接字
    int cfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(cfd<0)
    {   
        ERR_MSG("socket");
        return -1; 
    }   
    printf("cfd=%d\n",cfd);
    //绑定客户端的IP和端口--->非必须绑定
    //连接服务器
    //先填充服务器的地址信息结构体，真实地址信息结构体根据地址族制定
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family   = AF_INET;
    sin.sin_port     = htons(PROT);//服务器绑定的端口号
    sin.sin_addr.s_addr     = inet_addr(IP);//服务器绑定的本机IP
    //连接服务器
    if(connect(cfd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin))<0)
    {   
        ERR_MSG("connect");
        return -1; 
    }   
    printf("连接服务器成功\n");
    char buf[128]="";
    ssize_t res=0;
    int s_res=-1;
    //创建读集合
    fd_set readfds,tempfds;
    FD_ZERO(&readfds);
    FD_ZERO(&tempfds);
    FD_SET(0,&readfds);
    FD_SET(cfd,&readfds);
    while(1)
    {   
        tempfds=readfds;
        s_res=select(cfd+1,&tempfds,NULL,NULL,NULL);
        if(s_res<0)
        {
            ERR_MSG("select");
            return -1; 
        }
        else if(0==s_res)
        {
            printf("time out...\n");
            break;
        }
        printf("__%d__\n",__LINE__);
        //能运行到这代表集合中有文件描述符准备就绪
        //判断哪个文件描述符准备就绪，运行对应函数
        if(FD_ISSET(0,&tempfds))
        {
            printf("触发键盘输入事件\n");
            bzero(buf,sizeof(buf));
            fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
            buf[strlen(buf)-1]=0;
            //发送数据
            if(send(cfd,buf,sizeof(buf),0)<0)
            {
                ERR_MSG("send");
                return -1; 
            }
            printf("发送成功\n");
        }
        else if(FD_ISSET(cfd,&tempfds))
        {
            printf("触发服务器交互\n");
            bzero(buf,sizeof(buf));
            //接收数据
            res=recv(cfd,buf,sizeof(buf),0);
            if(res<0)
            {                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
                ERR_MSG("recv");
                return -1; 
            }
            else if(0==res)
            {
                printf("[%s:%d]cfd=%d 服务器掉线\n",IP,PROT,cfd);
                break;
            }
            printf("[%s:%d]cfd=%d : %s\n",IP,PROT,cfd,buf);
        }
    }   
    //关闭所有文件描述符
    close(cfd);
    return 0;
}

 使用poll函数实现IO多路复用的客户端：

#include<stdio.h>
#include<head.h>
#include<poll.h>
#define PROT 1112//服务器绑定的端口
#define IP "192.168.125.232"//服务器绑定的IP端口
int main(int argc, const char *argv[])
{
    //创建流式套接字
    int cfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(cfd<0)
    {
        ERR_MSG("socket");
        return -1;
    }
    printf("cfd=%d\n",cfd);
    //绑定客户端的IP和端口--->非必须绑定
    //连接服务器
    //先填充服务器的地址信息结构体，真实地址信息结构体根据地址族制定
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family   = AF_INET;
    sin.sin_port     = htons(PROT);//服务器绑定的端口号
    sin.sin_addr.s_addr     = inet_addr(IP);//服务器绑定的本机IP
    //连接服务器
    if(connect(cfd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin))<0)
    {
        ERR_MSG("connect");
        return -1;
    }                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              
    printf("连接服务器成功\n");
    char buf[128]="";
    ssize_t res=0;
    int p_res=-1;
    //定义集合
    struct pollfd fds[2];
    //将需要监测的文件描述符添加到集合
    fds[0].fd=0;//制定监测0号文件描述符
    fds[0].events=POLLIN;
    fds[1].fd=cfd;
    fds[1].events=POLLIN;

    while(1)
    {
        p_res=poll(fds,2,-1);
        if(p_res<0)
        {
            ERR_MSG("poll");
            return -1;
        }
        else if(0==p_res)
        {
            printf("time out...\n");
            break;
        }
        //能运行到这代表集合中有文件描述符准备就绪
        //判断哪个文件描述符准备就绪，运行对应处理函数
        //判断集合中的每个文件描述符中是否有pollin
        //从revents中将代表pollin的那一位单独提取出来，判断是1还是0
        if((fds[0].revents&POLLIN)!=0)
        {
            printf("触发键盘输入事件\n");
            bzero(buf,sizeof(buf));
            fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
            buf[strlen(buf)-1]=0;
            //发送数据
            if(send(cfd,buf,sizeof(buf),0)<0)
            {
                ERR_MSG("send");
                return -1;
            }
            printf("发送成功\n");
        }

        if(fds[1].revents&POLLIN)
        {
            printf("触发服务器交互\n");
            bzero(buf,sizeof(buf));
            //接收数据
            res=recv(cfd,buf,sizeof(buf),0);
            if(res<0)
            {
                ERR_MSG("recv");
                return -1;
            }
            else if(0==res)
            {
                printf("[%s:%d]cfd=%d 服务器掉线\n",IP,PROT,cfd);
                break;
            }
            printf("[%s:%d]cfd=%d : %s\n",IP,PROT,cfd,buf);
        }
    }
    //关闭所有文件描述符
    close(cfd);
    return 0;
}

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