c - 使用非空读取缓冲区的套接字流时出现 "Illegal seek"错误

Question

我目前正在 Linux x86_64 上编写服务器应用程序使用 <sys/socket.h> .通过 accept() 接受连接后, 我用 fdopen()将检索到的套接字包装到 FILE* 中流。

写入和读取 FILE* stream 通常工作得很好，但是当我写入它时套接字变得不可用，因为它有一个非空的读取缓冲区。

出于演示目的，我编写了一些代码来监听连接，然后使用 fgetc() 逐行读取输入到读取缓冲区中.如果该行太长而无法放入缓冲区，则不会完全读取它，而是在下一次迭代期间读取它。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

FILE* listen_on_port(unsigned short port) {
        int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        struct sockaddr_in name;
        name.sin_family = AF_INET;
        name.sin_port = htons(port);
        name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        if(bind(sock, (struct sockaddr*) &name, sizeof(name)) < 0)
                perror("bind failed");
        listen(sock, 5);
        int newsock = accept(sock, 0, 0);
        return fdopen(newsock, "r+");
}

int main(int argc, char** argv) {
        int bufsize = 8;
        char buf[9];
        buf[8] = 0; //ensure null termination

        int data;
        int size;

        //listen on the port specified in argv[1]
        FILE* sock = listen_on_port(atoi(argv[1]));
        puts("New connection incoming");

        while(1) {
                //read a single line
                for(size = 0; size < bufsize; size++) {
                        data = fgetc(sock);
                        if(data == EOF)
                                break;
                        if(data == '\n') {
                                buf[size] = 0;
                                break;
                        }
                        buf[size] = (char) data;
                }

                //check if the read failed due to an EOF
                if(data == EOF) {
                        perror("EOF: Connection reset by peer");
                        break;
                } else {
                        printf("Input line: '%s'\n", buf);
                }

                //try to write ack
                if(fputs("ack\n", sock) == EOF)
                        perror("sending 'ack' failed"); 

                //try to flush
                if(fflush(sock) == EOF)
                        perror("fflush failed");        
        }

        puts("Connection closed");
}

代码应该在没有任何特殊参数的情况下在 gcc 中编译。使用端口号作为参数运行它，并使用 netcat 在本地连接到它。

现在，如果您尝试发送短于 8 个字符的字符串，它将完美运行。但是如果你发送一个包含超过 10 个字符的字符串，程序就会失败。此示例输入:

ab
cd
abcdefghij

将创建此输出:

New connection incoming
Input line: 'ab'
Input line: 'cd'
Input line: 'abcdefgh'
fflush failed: Illegal seek
EOF: Connection reset by peer: Illegal seek
Connection closed

如您所见，(正确地)只读取了 abcdefgh 的前 8 个字符，但是当程序尝试发送“ack”字符串(客户端永远不会收到)，然后刷新输出缓冲区时，我们收到一个Illegal seek错误，然后下一次调用 fgetc()返回 EOF。

如果fflush()部分被注释掉，还是出现同样的错误，但是

fflush failed: Illegal seek

服务器输出中缺少行。

如果fputs(ack)部分被注释掉，一切似乎都按预期工作，但是从 gdb 手动调用的 perror() 仍然报告“非法搜索”错误。

如果两者都是fputs(ack)和 fflush()被注释掉，一切确实按预期工作。

很遗憾，我找不到任何好的文档，也找不到关于此问题的任何 Internet 讨论，因此非常感谢您的帮助。

编辑

我最终解决的解决方案是不使用fdopen()和 FILE* ，因为似乎没有将套接字 fd 转换为 FILE* 的干净方法可以可靠地用于 r+模式。相反，我直接在 socket fd 上工作，为 fputs 编写自己的替换代码和 fprintf .

有需要的 friend ，here is the code .

Answer 1

很明显，“r+”(读/写)模式在此实现中不适用于套接字，这无疑是因为底层代码假定它必须进行寻道以在读和写之间切换。这是 stdio 流的一般情况(您必须执行某种同步操作)，因为在昏暗的时代，实际的 stdio 实现每个流只有一个计数器，它要么是“剩余字符数”的计数器通过 getc 宏从流缓冲区读取”(在读取模式下)或“可以通过 putc 宏(在写入模式下)安全写入流缓冲区的字符数。要重置单个计数器，您必须执行搜索类型的操作。

不允许在管道和套接字上进行查找(因为“文件偏移量”在那里没有意义)。

一个解决方案是根本不使用 stdio 包装套接字。另一个可能更容易/更好的方法是用 两个 stdio 流包装它:

FILE *in = fdopen(newsock, "r");
FILE *out = fdopen(newsock, "w");

这里还有另一个缺陷，因为当您转到 fclose 一个流时，它会关闭另一个流的文件描述符。要解决这个问题，您需要 dup 套接字描述符一次(在上面两个调用中的任何一个中，哪个都不重要)。

如果你打算在某个时候在套接字上使用 select 或 poll 或类似的东西，你通常应该选择“不要用 stdio 包装”的解决方案，因为没有很好的干净便携的方式来跟踪 stdio 缓冲。 (有特定于实现的方法)。