linux网络编程：用C语言实现的聊天程序（异步通信）

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本片文章，在上一篇：linux网络编程：用C语言实现的聊天程序（同步通信） 的基础上，增加了IO复用的功能，实现了聊天程序的异步通讯！

1、使用IO复用可以在等待的时候加入了超时的时间，如果等待的时间没有达到超时时间，那么该情况与阻塞的情况一致。而当超时的时间到达时，仍没有数据接收到，系统回返回0，不再等待。select函数就实现了这个功能。

2、select函数原型

int select (int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval * timeout);

a）返回值

>0：就绪的描述符　　

-1：出错　　

0 ：超时　　 　　

struct timeval{　　

long tv_sec; // seconds　　

long tv_usec; // microseconds

}

b）具体解释select的参数

int maxfdp是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1；

fd_set*readfds 文件描述符集合内，是否有数据可读；

fd_set*writefds 文件描述符集合内，是否有数据可写；

fd_set *errorfds 文件描述符集合内，是否有文件发生错误；

struct timeval *timeout是select的超时时间，它可以使select处于三种状态，第一，若将NULL以形参传入，就是将select置于阻塞状态；第二， 若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；第 三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即select在timeout时间内阻塞。

c）4个宏可以操作文件描述符的集合

void FD_ZERO (fd_set *fdset); // 初始化文件描述集合　　

void FD_SET (int fd, fd_set *fdset); // 将描述符加入到集合中　　

void FD_CLR (int fd, fd_set *fdset); // 将描述符中集合中删除　　

int FD_ISSET (int fd, fd_set *fdset); // 检查描述符集合中指定的文件描述符是否可读写

3、客户端源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>

#define BUFLEN 1024

int main(int argc, char **argv)
{
    int sockfd;
    struct sockaddr_in s_addr;
    socklen_t len;
    unsigned int port;
    char buf[BUFLEN];
    fd_set rfds;
    struct timeval tv;
    int retval, maxfd;

    /*建立socket*/
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
        perror("socket");
        exit(errno);
    }else
        printf("socket create success!\n");

    /*设置服务器端口*/
    if(argv[2])
        port = atoi(argv[2]);
    else
        port = 4567;
    /*设置服务器ip*/
    bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));
    s_addr.sin_family = AF_INET;
    s_addr.sin_port = htons(port);
    if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *)&s_addr.sin_addr.s_addr) == 0) {
        perror(argv[1]);
        exit(errno);
    }
    /*开始连接服务器*/
    if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1){
        perror("connect");
        exit(errno);
    }else
        printf("conncet success!\n");

    while(1){
        /*把可读文件描述符的集合清空*/
        FD_ZERO(&rfds);
        /*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
        FD_SET(0, &rfds);
        maxfd = 0;
        /*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
        FD_SET(sockfd, &rfds);
        /*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
        if(maxfd < sockfd)
            maxfd = sockfd;
        /*设置超时时间*/
        tv.tv_sec = 5;
        tv.tv_usec = 0;
        /*等待聊天*/
        retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
        if(retval == -1){
            printf("select出错，客户端程序退出\n");
            break;
        }else if(retval == 0){
            printf("客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...\n");
            continue;
        }else{
            /*服务器发来了消息*/
            if(FD_ISSET(sockfd,&rfds)){
                /******接收消息*******/
                bzero(buf,BUFLEN);
                len = recv(sockfd,buf,BUFLEN,0);
                if(len > 0)
                    printf("服务器发来的消息是：%s,共有字节数是: %d\n",buf,len);
                else{
                    if(len < 0 )
                        printf("接受消息失败！\n");
                    else
                        printf("服务器退出了，聊天终止！\n");
                break;
                }
            }
            /*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
            if(FD_ISSET(0, &rfds)){
            _retry:
                /******发送消息*******/
                bzero(buf,BUFLEN);
                /*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/
                fgets(buf,BUFLEN,stdin);
                /*打印发送的消息*/
                //fputs(buf,stdout);
                if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
                    printf("client 请求终止聊天!\n");
                    break;
                }
                /*如果输入的字符串只有"\n"，即回车，那么请重新输入*/
                if(!strncmp(buf,"\n",1)){
                    printf("输入的字符只有回车，这个是不正确的！！！\n");
                    goto _retry;
                }
                /*如果buf中含有'\n'，那么要用strlen(buf)-1，去掉'\n'*/
                if(strchr(buf,'\n'))
                    len = send(sockfd,buf,strlen(buf)-1,0);
                /*如果buf中没有'\n'，则用buf的真正长度strlen(buf)*/
                else
                    len = send(sockfd,buf,strlen(buf),0);
                if(len > 0)
                    printf("\t消息发送成功，本次共发送的字节数是：%d\n",len);
                else{
                    printf("消息发送失败!\n");
                    break;
                }
            }
        }

    }
    /*关闭连接*/
    close(sockfd);

    return 0;
}

4、服务器源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>

#define BUFLEN 1024

int main(int argc, char **argv)
{
    int sockfd, newfd;
    struct sockaddr_in s_addr, c_addr;
    char buf[BUFLEN];
    socklen_t len;
    unsigned int port, listnum;
    fd_set rfds;
    struct timeval tv;
    int retval,maxfd;

    /*建立socket*/
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
        perror("socket");
        exit(errno);
    }else
        printf("socket create success!\n");
    /*设置服务器端口*/
    if(argv[2])
        port = atoi(argv[2]);
    else
        port = 4567;
    /*设置侦听队列长度*/
    if(argv[3])
        listnum = atoi(argv[3]);
    else
        listnum = 3;
    /*设置服务器ip*/
    bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));
    s_addr.sin_family = AF_INET;
    s_addr.sin_port = htons(port);
    if(argv[1])
        s_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    else
        s_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    /*把地址和端口帮定到套接字上*/
    if((bind(sockfd, (struct sockaddr*) &s_addr,sizeof(struct sockaddr))) == -1){
        perror("bind");
        exit(errno);
    }else
        printf("bind success!\n");
    /*侦听本地端口*/
    if(listen(sockfd,listnum) == -1){
        perror("listen");
        exit(errno);
    }else
        printf("the server is listening!\n");
    while(1){
        printf("*****************聊天开始***************\n");
        len = sizeof(struct sockaddr);
        if((newfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*) &c_addr, &len)) == -1){
            perror("accept");
            exit(errno);
        }else
            printf("正在与您聊天的客户端是：%s: %d\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr),ntohs(c_addr.sin_port));
        while(1){
            /*把可读文件描述符的集合清空*/
            FD_ZERO(&rfds);
            /*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
            FD_SET(0, &rfds);
            maxfd = 0;
            /*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
            FD_SET(newfd, &rfds);
            /*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
            if(maxfd < newfd)
                maxfd = newfd;
            /*设置超时时间*/
            tv.tv_sec = 5;
            tv.tv_usec = 0;
            /*等待聊天*/
            retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
            if(retval == -1){
                printf("select出错，与该客户端连接的程序将退出\n");
                break;
            }else if(retval == 0){
                printf("服务器没有任何输入信息，并且客户端也没有信息到来，waiting...\n");
                continue;
            }else{
                /*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
                if(FD_ISSET(0, &rfds)){
                _retry:
                    /******发送消息*******/
                    bzero(buf,BUFLEN);
                    /*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/
                    fgets(buf,BUFLEN,stdin);
                    /*打印发送的消息*/
                    //fputs(buf,stdout);
                    if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
                        printf("server 请求终止聊天!\n");
                        break;
                    }
                    /*如果输入的字符串只有"\n"，即回车，那么请重新输入*/
                    if(!strncmp(buf,"\n",1)){
                        printf("输入的字符只有回车，这个是不正确的！！！\n");
                        goto _retry;
                    }
                    /*如果buf中含有'\n'，那么要用strlen(buf)-1，去掉'\n'*/
                    if(strchr(buf,'\n'))
                        len = send(newfd,buf,strlen(buf)-1,0);
                    /*如果buf中没有'\n'，则用buf的真正长度strlen(buf)*/
                    else
                        len = send(newfd,buf,strlen(buf),0);
                    if(len > 0)
                        printf("\t消息发送成功，本次共发送的字节数是：%d\n",len);
                    else{
                        printf("消息发送失败!\n");
                        break;
                    }
                }
                /*客户端发来了消息*/
                if(FD_ISSET(newfd, &rfds)){
                    /******接收消息*******/
                    bzero(buf,BUFLEN);
                    len = recv(newfd,buf,BUFLEN,0);
                    if(len > 0)
                        printf("客户端发来的信息是：%s,共有字节数是: %d\n",buf,len);
                    else{
                        if(len < 0 )
                            printf("接受消息失败！\n");
                        else
                            printf("客户端退出了，聊天终止！\n");
                        break;
                    }
                }
            }
        }
        /*关闭聊天的套接字*/
        close(newfd);
        /*是否退出服务器*/
        printf("服务器是否退出程序：y->是；n->否? ");
        bzero(buf, BUFLEN);
        fgets(buf,BUFLEN, stdin);
        if(!strncasecmp(buf,"y",1)){
            printf("server 退出!\n");
            break;
        }
    }
    /*关闭服务器的套接字*/
    close(sockfd);
    return 0;
}

5、编译源代码：

new@new-desktop:~/linux/c$ gcc -Wall async-server.c -o async-server

new@new-desktop:~/linux/c$ gcc -Wall async-client.c -o async-client

6、服务器运行：

new@new-desktop:~/linux/c$ ./async-server 127.0.0.1

socket create success!

bind success!

the server is listening!

*****************聊天开始***************

正在与您聊天的客户端是：127.0.0.1: 37648

服务器没有任何输入信息，并且客户端也没有信息到来，waiting...

hello

消息发送成功，本次共发送的字节数是：5

服务器没有任何输入信息，并且客户端也没有信息到来，waiting...

客户端发来的信息是：renwen,共有字节数是: 6

7、客户端运行：

new@new-desktop:~/linux/c$ ./async-client 127.0.0.1 

socket create success!

conncet success!

客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...

服务器发来的消息是：hello,共有字节数是: 5

客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...

renwen

消息发送成功，本次共发送的字节数是：6

客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...

客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...

客户端没有任何输入信息，并且服务器也没有信息到来，waiting...