网络编程——C++实现socket通信(TCP)高并发之select模式

相关函数：

服务端：

socket()

bind()

listen()

FD_ZERO()等辅助函数

select() 高并发select模式

accept()

read() 或 recv()等

write() 或 send()等

close()

客户端：

socket()

connect()

write() 或 send()等

read() 或 recv()等

close()

着重说明下select函数及辅助函数用法说明。

调用select()函数之后，select()函数会清空它所检测的socket描述符集合，所以每次调用select()之前都必须把socket描述符重新加入到待检测的集合中。

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

-nfds: 监听的最大文件描述符值+1

-readfds: 监听socket可读事件的集合的指针 (经常用到的)

-writefds: 监听socket可写事件的集合的指针

-execptfds:监听socket异常事件的集合的指针

-timeout: 设置select监听的超时时间，NULL表示阻塞监听，0表示不阻塞立即返回，>0表示阻塞等待timeout时长

处理三个集合fd_set(实质是位图)的辅助函数：

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);//清除集合set中指定fd的位

int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);//判断set中指定fd的位是否为真(也就是fd是否在集合set中)

void FD_SET(int fd, fd_set *set);//设置集合set中指定fd的位

void FD_ZERO(fd_set *set);//清空集合set

注意：每当服务端连接断开后，进入TIME_WAIT状态，等待2msl时间之后才能重新使用IP和端口，否则在bind时就会报错。要解决这个问题可以在程序开始时调用端口复用函数setsockopt。原型如下：

//int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);

/*　sockfd：标识一个套接口的描述字。

　　 level：选项定义的层次；支持SOL_SOCKET、IPPROTO_TCP、IPPROTO_IP和IPPROTO_IPV6。

　　 optname：需设置的选项。

　　 optval：指针，指向存放选项值的缓冲区

　　 optlen：optval缓冲区长度。

　　 返回值： 成功返回0，失败返回 -1. */

　　

实际调用：

setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));

废话不多说，上源码！

实现的功能：客户端C向服务端S发送一串字符数据，S端会对字符串做转大写操作然后回发给C端。直接在咱们Tcp_Server.cpp基础上修改代码

服务端Select_Server.cpp

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <netinet/in.h>

#include <ctype.h>

#include <sys/select.h>//select() 头文件

#define MAXSIZE 1024

#define IP_ADDR "127.0.0.1"

#define IP_PORT 8888

int main()

{

int i_listenfd, i_connfd;

struct sockaddr_in st_sersock;

char msg[MAXSIZE];

int nrecvSize = 0;

int maxfd = -1;//记录最大fd

fd_set readfds;

int allfds[MAXSIZE];//存放当前所有可用的fd的数组

int index = 0;//记录fd数组中最大fd对应的下标

for(i : allfds)

{

i = -1;

}

if((i_listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) ) < 0)//建立socket套接字

{

printf("socket Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

memset(&st_sersock, 0, sizeof(st_sersock));

st_sersock.sin_family = AF_INET; //IPv4协议

st_sersock.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY转换过来就是0.0.0.0，泛指本机的意思，也就是表示本机的所有IP，因为有些机子不止一块网卡，多网卡的情况下，这个就表示所有网卡ip地址的意思。

st_sersock.sin_port = htons(IP_PORT);

if(bind(i_listenfd,(struct sockaddr*)&st_sersock, sizeof(st_sersock)) < 0) //将套接字绑定IP和端口用于监听

{

printf("bind Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

if(listen(i_listenfd, 20) < 0)//设定可同时排队的客户端最大连接个数

{

printf("listen Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

allfds[index] = maxfd = i_listenfd;//先赋值

printf("======waiting for client's request======\n");

//准备接受客户端连接

while(1)

{

FD_ZERO(&readfds);

for(int i = 0; i<= index; i++)

{

FD_SET(allfds[i], &readfds);//加入可读事件集合中

printf("----------allfds中的元素allfds[%d]:%d\n", i, allfds[i]);

}

int nCount = select(maxfd+1, &readfds, NULL, NULL, NULL);//select,返回共监听到有多少个fd上有事件

printf("----------select监听到可读事件计数:%d\n",nCount);

for(int i = 0; i < MAXSIZE; i++)

{

if(nCount == 0)

{

break;

}

if(!FD_ISSET(allfds[i], &readfds))

{

continue;//不在监听事件中则跳过

}

printf("----------即将处理监听到的 allfds[%d]: %d\n", i, allfds[i]);

if(allfds[i] == i_listenfd)//监听到有客户端连接

{

nCount--;

if((i_connfd = accept(i_listenfd, (struct sockaddr*)NULL, NULL)) < 0)//阻塞等待客户端连接

{

printf("accept Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

//continue;

}

else

{

printf("Client[%d], welcome!\n", i_connfd);

}

for(int n = 0; n < MAXSIZE; n++)

{

if(allfds[n] == -1)//将新客户端fd加入数组中

{

allfds[n] = i_connfd;

maxfd < i_connfd ? maxfd = i_connfd : true ;

index < n ? index = n : true ;

printf("将新客户端fd加入数组中. fd:%d, maxfd:%d, index:%d\n", allfds[n], maxfd, index);

break;

}

}

}

else//监听到已连接的客户端发来的数据

{

nCount--;

//接受客户端发来的消息并作处理(小写转大写)后回写给客户端

memset(msg, 0 ,sizeof(msg));

if((nrecvSize = read(allfds[i], msg, MAXSIZE)) < 0)

{

printf("accept Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

continue;

}

else if( nrecvSize == 0)//read返回0代表对方已close断开连接。

{

printf("client has disconnected!\n");

if(maxfd == allfds[i])

{

maxfd--;

}

if(index == i)

{

index--;

}

close(allfds[i]); //

FD_CLR(allfds[i], &readfds);//清除readfds中对它的监听事件

allfds[i] = -1;//清除数组中相应位置

continue;

}

else

{

printf("recvMsg:%s", msg);

for(int i=0; msg[i] != '\0'; i++)

{

msg[i] = toupper(msg[i]);

}

if(write(allfds[i], msg, strlen(msg)+1) < 0)

{

printf("accept Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

}

}

}

}

}//while

close(i_listenfd);

return 0;

}

客户端Select_Client.cpp (直接用咱们Tcp_Client.cpp就可以)

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <netinet/in.h>

#include <signal.h>

#include <arpa/inet.h>

#define MAXSIZE 1024

#define IP_ADDR "127.0.0.1"

#define IP_PORT 8888

int i_sockfd = -1;

void SigCatch(int sigNum)//信号捕捉函数(捕获Ctrl+C)

{

if(i_sockfd != -1)

{

close(i_sockfd);

}

printf("Bye~! Will Exit...\n");

exit(0);

}

int main()

{

struct sockaddr_in st_clnsock;

char msg[1024];

int nrecvSize = 0;

signal(SIGINT, SigCatch);//注册信号捕获函数

if((i_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) ) < 0)//建立套接字

{

printf("socket Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

memset(&st_clnsock, 0, sizeof(st_clnsock));

st_clnsock.sin_family = AF_INET; //IPv4协议

//IP地址转换(直接可以从物理字节序的点分十进制 转换成网络字节序)

if(inet_pton(AF_INET, IP_ADDR, &st_clnsock.sin_addr) <= 0)

{

printf("inet_pton Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

st_clnsock.sin_port = htons(IP_PORT);//端口转换(物理字节序到网络字节序)

if(connect(i_sockfd, (struct sockaddr*)&st_clnsock, sizeof(st_clnsock)) < 0)//主动向设置的IP和端口号的服务端发出连接

{

printf("connect Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

printf("======connect to server, sent data======\n");

while(1)//循环输入，向服务端发送数据并接受服务端返回的数据

{

fgets(msg, MAXSIZE, stdin);

printf("will send: %s", msg);

if(write(i_sockfd, msg, MAXSIZE) < 0)//发送数据

{

printf("write Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

exit(0);

}

memset(msg, 0, sizeof(msg));

if((nrecvSize = read(i_sockfd, msg, MAXSIZE)) < 0)//接受数据

{

printf("read Error: %s (errno: %d)\n", strerror(errno), errno);

}

else if(nrecvSize == 0)

{

printf("Service Close!\n");

}

else

{

printf("Server return: %s\n", msg);

}

}

return 0;

}