Linux下Select多路复用实现简易聊天室示例-6ren

Linux下Select多路复用实现简易聊天室示例

转载作者：qq735679552 更新时间：2022-09-28 22:32:09

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前言

和之前的udp聊天室有异曲同工之处，这次我们客户端send的是一个封装好了的数据包，recv的是一个字符串，服务器recv的是一个数据包，send的是一个字符串，在用户连接的时候发送一个login请求，然后服务器端处理，并广播到其他客户端去。

多路复用的原理

Linux下Select多路复用实现简易聊天室示例

。

基本概念

多路复用指的是：通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。其实就是一种异步处理的操作，等待可运行的描述符.

与多进程和多线程技术相比，I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销.

多路复用大体有三种实现方式分别是

select 。

poll 。

epoll 。

本次代码主要是展示select的用法:

select

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,                fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

这个是Linux的man手册给出的select的声明。

第一个参数ndfs 。

第一个参数是nfds表示的是文件描述集合中的最大文件描述符+1，因为select的遍历使用是[0,nfds)的。

第二个参数readfds 。

readfds表示的是读事件的集合。

第三个参数writefds 。

writefds表示的是读事件的集合。

第四个参数exceptfds 。

exceptfds表示的是异常参数的集合。

第五个参数timeout 。

表示的是超时时间，timeout告知内核等待所指定描述字中的任何一个就绪可花多少时间。其timeval结构用于指定这段时间的秒数和微秒数.

struct timeval{　　long tv_sec;　　　　//second　　long tv_usec;　　　//microseconds　　}

fd_set

fd_set结构体的定义实际包含的是fds_bits位数组，该数组的每个元素的每一位标记一个文件描述符其大小固定，由FD_SETSIZE指定，一般而言FD_SETSIZE的大小为1024 。

我们只用关心怎么使用即可:

下面几个函数就是操作fd_set的函数。

void FD_ZERO(fd_set *fdset);           //清空集合void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);   //将一个给定的文件描述符加入集合之中void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);   //将一个给定的文件描述符从集合中删除int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);   // 检查集合中指定的文件描述符是否可以读写

。

服务器Code

实现的功能是:

客户端连接到客户端时，服务器向其他客户端进行广播上线。

向服务器发送消息，然后服务器向其他客户端广播上线。

客户端退出，服务器向其他客户端广播。

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <netdb.h>#include <signal.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <netinet/ip.h>#include <arpa/inet.h>#define N 1024int fd[FD_SETSIZE];//用户集合，最大承受量typedef struct Msg{//消息的结构  char type;//消息类型  char name[20];  char text[N];//消息内容}MSG;typedef struct User{  int fd;  struct User *next;}USE;USE *head;USE *init() {  USE *p = (USE *)malloc(sizeof(USE));  memset(p,0,sizeof(USE));  p->next = NULL;  return p;}void Link(int new_fd) {//将新连接加入用户列表里面  USE *p = head;  while(p->next) {      p=p->next;  }  USE *k = (USE*)malloc(sizeof(USE));  k->fd = new_fd;  k->next = NULL;  p->next = k;}void login(int fd,MSG msg) {  USE *p = head;  char buf[N+30];  strcpy(buf,msg.name);  strcat(buf,"上线啦！快来找我玩叭！");  printf("fd = %d  %s\n",fd,buf);  while(p->next) {//给其他用户发上线信息      if(fd != p->next->fd)          send(p->next->fd,&buf,sizeof(buf),0);      p = p->next;  }//    puts("Over login");}void chat(int fd,MSG msg) {//    printf("%d\n",msg.text[0]);  if(strcmp(msg.text,"\n") == 0) return;  USE *p = head;  char buf[N+30];  strcpy(buf,msg.name);  strcat(buf,": ");  strcat(buf,msg.text);  printf("%s\n",buf);  while(p->next) {//给其他用户发信息      if(fd != p->next->fd)          send(p->next->fd,&buf,sizeof(buf),0);      p = p->next;  }}void quit(int fd,MSG msg) {  USE *p = head;  char buf[N+30];  strcpy(buf,msg.name);  strcat(buf,"伤心的退出群聊！");  printf("%s\n",buf);  while(p->next) {//给其他用户发上线信息      if(fd != p->next->fd)          send(p->next->fd,&buf,sizeof(buf),0);      p = p->next;  }}/** 初始化TCP服务器，返回服务器的socket描述符* */int init_tcp_server(unsigned short port) {  int ret;  int opt;  int listen_fd;  struct sockaddr_in self;        // 监听描述符  listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if (listen_fd < 0) {      perror("socket");      return -1;  }  // 配置监听描述符地址复用属性  opt = 1;  ret = setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,&opt, sizeof(opt));  if (ret < 0) {      perror("set socket opt");      return -1;  }  // 填充服务器开放接口和端口号信息  memset(&self, 0, sizeof(self));  self.sin_family = AF_INET;  self.sin_port = htons(port);  self.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  ret = bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&self, sizeof(self));  if (ret == -1) {      perror("bind");      return -1;  }  // 默认socket是双向，配置成监听模式  listen(listen_fd, 5);  return listen_fd;}// 监听处理器int listen_handler(int listen_fd) {  int new_fd;  new_fd = accept(listen_fd, NULL, NULL);  if (new_fd < 0) {      perror("accpet");      return -1;  }  return new_fd;}// 客户端处理器int client_handler(int fd) {  int ret;  MSG msg;  // 读一次  ret = recv(fd, &msg, sizeof(MSG), 0);//读取消息//    printf("name = %s\n",msg.name);  if (ret < 0) {      perror("recv");      return -1;  } else if (ret == 0) {//断开连接      quit(fd,msg);      return 0;  } else {//数据处理      if(msg.type == 'L') {//登陆处理          login(fd,msg);      }      else if(msg.type == 'C') {//聊天处理          chat(fd,msg);      }      else if(msg.type == 'Q') {//退出处理          quit(fd,msg);      }  }//    puts("Over client_handler");  return ret;}// 标准输入处理器int input_handler(int fd) {  char buf[1024];  fgets(buf, sizeof(buf), stdin);  buf[strlen(buf) - 1] = 0;  printf("user input: %s\n",buf);  return 0;}void main_loop(int listen_fd) {  fd_set current, bak_fds;  int max_fds;  int new_fd;  int ret;  // 把监听描述符、标准输入描述符添加到集合  FD_ZERO(&current);  FD_SET(listen_fd, &current);  FD_SET(0, &current);  max_fds = listen_fd;  while (1) {      bak_fds = current;      // 备份集合      ret = select(max_fds+1, &bak_fds, NULL, NULL, NULL);      if (ret < 0) {          perror("select");          break;      }      // 判断内核通知哪些描述符可读，分别处理      for (int i = 0; i <= max_fds; ++i) {          if (FD_ISSET(i, &bak_fds)) {              if (i == 0) {//服务器的输入端，可以做成广播                  // 标准输入可读 fgets                  input_handler(i);              } else if (i == listen_fd) {//新连接，也就是有用户上线                  // 监听描述符可读  accept                  new_fd = listen_handler(i);                  if (new_fd < 0) {                      fprintf(stderr, "listen handler error!\n");                      return;                  }                  if(new_fd >= FD_SETSIZE) {                      printf("客户端连接过多！");                      close(new_fd);                      continue;                  }                  // 正常连接更新系统的集合，更新系统的通信录                  Link(new_fd);//将新的连接描述符放进链表里面                  FD_SET(new_fd, &current);                  max_fds = new_fd > max_fds ? new_fd : max_fds;              } else {                  // 新的连接描述符可读  recv                  ret = client_handler(i);                  if (ret <= 0) {                      // 收尾处理                      close(i);                      FD_CLR(i, &current);                  }              }          }      }//        puts("over loop!\n");  }}int main(){  int listen_fd;  head = init();  listen_fd = init_tcp_server(6666);  if (listen_fd < 0) {      fprintf(stderr, "init tcp server failed!\n");      return -1;  }  printf("等待连接中...\n");  main_loop(listen_fd);  close(listen_fd);  return 0;}

。

客户端Code

创建了一个父子进程，父进程用于接受信息并打印到屏幕，子进程用于输入并发送信息。

//// Created by Mangata on 2021/11/30.//#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <netdb.h>#include <signal.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <netinet/ip.h>#include <arpa/inet.h>#define N 1024char *ip = "192.168.200.130"; //106.52.247.33int port = 6666;char name[20];typedef struct Msg{//消息的结构  char type;//消息类型  char name[20];  char text[N];//消息内容}MSG;/** 初始化TCP客户端，返回客户端的socket描述符* */int init_tcp_client(const char *host) {  int tcp_socket;  int ret;  struct sockaddr_in dest;  tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  if (tcp_socket == -1) {      perror("socket");      return -1;  }  memset(&dest, 0, sizeof(dest));  dest.sin_family = AF_INET;  dest.sin_port = htons(port);  dest.sin_addr.s_addr = inet_addr(host);  ret = connect(tcp_socket, (struct sockaddr *)&dest, sizeof(dest));  if (ret < 0) {      perror("connect");      return -1;  }//    int flags = fcntl(tcp_socket, F_GETFL, 0);       //获取建立的sockfd的当前状态（非阻塞）//    fcntl(tcp_socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);  //将当前sockfd设置为非阻塞  printf("connect %s success!\n", host);  return tcp_socket;}void login(int fd) {  MSG msg;  fputs("请输入您的名字: ",stdout);  scanf("%s",msg.name);  strcpy(name,msg.name);  msg.type = 'L';  send(fd,&msg,sizeof(MSG),0);}void chat_handler(int client_fd) {  int ret;  char buf[N+30];  pid_t pid = fork();  if(pid == 0) {      MSG msg;      strcpy(msg.name,name);      while (fgets(buf, sizeof(buf), stdin)) {          if (strncmp(buf, "quit", 4) == 0) {// 客户端不聊天了，准备退出              msg.type = 'q';              send(client_fd,&msg,sizeof(MSG),0);              exit(1);          }          strcpy(msg.text,buf);          msg.type = 'C';          // 发送字符串，不发送'\0'数据          ret = send(client_fd, &msg, sizeof(MSG), 0);          if (ret < 0) {              perror("send");              break;          }          printf("send %d bytes success!\n", ret);      }  }  else {      while(1){          int rrt = recv(client_fd,&buf,sizeof(buf),0);          printf("rrt = %d\n",rrt);          if(rrt <= 0) {              printf("断开服务器！\n");              break;          }          fprintf(stdout,"%s\n",buf);      }  }}int main(int argc,char *argv[]){  int client_socket;  client_socket = init_tcp_client(ip);  if (client_socket < 0) {      fprintf(stderr, "init tcp client failed!\n");      return -1;  }  login(client_socket);  chat_handler(client_socket);  close(client_socket);  return 0;}

。