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linux网络编程：用C语言实现的聊天程序（异步通信）

分类： LINUX

2014-07-20 21:47:10

原文地址：linux网络编程：用C语言实现的聊天程序（异步通信） 作者：Renwen0524


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：

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include <errno.h>
  5. #include <sys/socket.h>
  6. #include <arpa/inet.h>
  7. #include <netinet/in.h>
  8. #include <sys/types.h>
  9. #include <unistd.h>
  10. #include <sys/time.h>

  12. #define BUFLEN 1024

  14. int main(int argc, char **argv)
  15. {
  16.     int sockfd;
  17.     struct sockaddr_in s_addr;
  18.     socklen_t len;
  19.     unsigned int port;
  20.     char buf[BUFLEN];
  21.     fd_set rfds;
  22.     struct timeval tv;
  23.     int retval, maxfd;    
  24.     
  25.     /*建立socket*/
  26.     if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
  27.         perror("socket");
  28.         exit(errno);
  29.     }else
  30.         printf("socket create success!\n");

  32.     /*设置服务器端口*/    
  33.     if(argv[2])
  34.         port = atoi(argv[2]);
  35.     else
  36.         port = 4567;
  37.     /*设置服务器ip*/
  38.     bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));
  39.     s_addr.sin_family = AF_INET;
  40.     s_addr.sin_port = htons(port);
  41.     if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *)&s_addr.sin_addr.s_addr) == 0) {
  42.         perror(argv[1]);
  43.         exit(errno);
  44.     }
  45.     /*开始连接服务器*/    
  46.     if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1){
  47.         perror("connect");
  48.         exit(errno);
  49.     }else
  50.         printf("conncet success!\n");
  51.     
  52.     while(1){
  53.         /*把可读文件描述符的集合清空*/
  54.         FD_ZERO(&rfds);
  55.         /*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
  56.         FD_SET(0, &rfds);
  57.         maxfd = 0;
  58.         /*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
  59.         FD_SET(sockfd, &rfds);
  60.         /*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/    
  61.         if(maxfd < sockfd)
  62.             maxfd = sockfd;
  63.         /*设置超时时间*/
  64.         tv.tv_sec = 5;
  65.         tv.tv_usec = 0;
  66.         /*等待聊天*/
  67.         retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
  68.         if(retval == -1){
  69.             printf("select出错，客户端程序退出\n");
  70.             break;
  71.         }else if(retval == 0){
  72.             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");
  73.             continue;
  74.         }else{
  75.             /*服务器发来了消息*/
  76.             if(FD_ISSET(sockfd,&rfds)){
  77.                 /******接收消息*******/
  78.                 bzero(buf,BUFLEN);
  79.                 len = recv(sockfd,buf,BUFLEN,0);
  80.                 if(len > 0)
  81.                     printf("服务器发来的消息是：%s,共有字节数是: %d\n",buf,len);
  82.                 else{
  83.                     if(len < 0 )
  84.                         printf("接受消息失败！\n");
  85.                     else
  86.                         printf("服务器退出了，聊天终止！\n");
  87.                 break;    
  88.                 }
  89.             }
  90.             /*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
  91.             if(FD_ISSET(0, &rfds)){
  92.             _retry:    
  93.                 /******发送消息*******/    
  94.                 bzero(buf,BUFLEN);
  95.                 /*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/
  96.                 fgets(buf,BUFLEN,stdin);
  97.                 /*打印发送的消息*/
  98.                 //fputs(buf,stdout);
  99.                 if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
  100.                     printf("client 请求终止聊天!\n");
  101.                     break;
  102.                 }
  103.                 /*如果输入的字符串只有"\n"，即回车，那么请重新输入*/
  104.                 if(!strncmp(buf,"\n",1)){
  105.                     printf("输入的字符只有回车，这个是不正确的！！！\n");
  106.                     goto _retry;
  107.                 }
  108.                 /*如果buf中含有'\n'，那么要用strlen(buf)-1，去掉'\n'*/    
  109.                 if(strchr(buf,'\n'))
  110.                     len = send(sockfd,buf,strlen(buf)-1,0);
  111.                 /*如果buf中没有'\n'，则用buf的真正长度strlen(buf)*/    
  112.                 else
  113.                     len = send(sockfd,buf,strlen(buf),0);
  114.                 if(len > 0)
  115.                     printf("\t消息发送成功，本次共发送的字节数是：%d\n",len);            
  116.                 else{
  117.                     printf("消息发送失败!\n");
  118.                     break;            
  119.                 }    
  120.             }
  121.         }
  122.     
  123.     }
  124.     /*关闭连接*/
  125.     close(sockfd);

  127.     return 0;
  128. }

4、服务器源代码：

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include <errno.h>
  5. #include <sys/socket.h>
  6. #include <arpa/inet.h>
  7. #include <netinet/in.h>
  8. #include <sys/types.h>
  9. #include <unistd.h>
  10. #include <sys/time.h>

  12. #define BUFLEN 1024

  14. int main(int argc, char **argv)
  15. {
  16.     int sockfd, newfd;
  17.     struct sockaddr_in s_addr, c_addr;
  18.     char buf[BUFLEN];
  19.     socklen_t len;
  20.     unsigned int port, listnum;
  21.     fd_set rfds;
  22.     struct timeval tv;    
  23.     int retval,maxfd;
  24.     
  25.     /*建立socket*/
  26.     if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
  27.         perror("socket");
  28.         exit(errno);
  29.     }else
  30.         printf("socket create success!\n");
  31.     /*设置服务器端口*/    
  32.     if(argv[2])
  33.         port = atoi(argv[2]);
  34.     else
  35.         port = 4567;
  36.     /*设置侦听队列长度*/
  37.     if(argv[3])
  38.         listnum = atoi(argv[3]);
  39.     else
  40.         listnum = 3;
  41.     /*设置服务器ip*/
  42.     bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));
  43.     s_addr.sin_family = AF_INET;
  44.     s_addr.sin_port = htons(port);
  45.     if(argv[1])
  46.         s_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
  47.     else
  48.         s_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  49.     /*把地址和端口帮定到套接字上*/
  50.     if((bind(sockfd, (struct sockaddr*) &s_addr,sizeof(struct sockaddr))) == -1){
  51.         perror("bind");
  52.         exit(errno);
  53.     }else
  54.         printf("bind success!\n");
  55.     /*侦听本地端口*/
  56.     if(listen(sockfd,listnum) == -1){
  57.         perror("listen");
  58.         exit(errno);    
  59.     }else
  60.         printf("the server is listening!\n");
  61.     while(1){
  62.         printf("*****************聊天开始***************\n");
  63.         len = sizeof(struct sockaddr);
  64.         if((newfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*) &c_addr, &len)) == -1){
  65.             perror("accept");        
  66.             exit(errno);
  67.         }else
  68.             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));
  69.         while(1){
  70.             /*把可读文件描述符的集合清空*/
  71.             FD_ZERO(&rfds);
  72.             /*把标准输入的文件描述符加入到集合中*/
  73.             FD_SET(0, &rfds);
  74.             maxfd = 0;
  75.             /*把当前连接的文件描述符加入到集合中*/
  76.             FD_SET(newfd, &rfds);
  77.             /*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/    
  78.             if(maxfd < newfd)
  79.                 maxfd = newfd;
  80.             /*设置超时时间*/
  81.             tv.tv_sec = 5;
  82.             tv.tv_usec = 0;
  83.             /*等待聊天*/
  84.             retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
  85.             if(retval == -1){
  86.                 printf("select出错，与该客户端连接的程序将退出\n");
  87.                 break;
  88.             }else if(retval == 0){
  89.                 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");
  90.                 continue;
  91.             }else{
  92.                 /*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
  93.                 if(FD_ISSET(0, &rfds)){
  94.                 _retry:
  95.                     /******发送消息*******/
  96.                     bzero(buf,BUFLEN);
  97.                     /*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/
  98.                     fgets(buf,BUFLEN,stdin);
  99.                     /*打印发送的消息*/
  100.                     //fputs(buf,stdout);
  101.                     if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
  102.                         printf("server 请求终止聊天!\n");
  103.                         break;
  104.                     }
  105.                     /*如果输入的字符串只有"\n"，即回车，那么请重新输入*/
  106.                     if(!strncmp(buf,"\n",1)){
  107.                         printf("输入的字符只有回车，这个是不正确的！！！\n");
  108.                         goto _retry;
  109.                     }    
  110.                     /*如果buf中含有'\n'，那么要用strlen(buf)-1，去掉'\n'*/            
  111.                     if(strchr(buf,'\n'))
  112.                         len = send(newfd,buf,strlen(buf)-1,0);
  113.                     /*如果buf中没有'\n'，则用buf的真正长度strlen(buf)*/    
  114.                     else
  115.                         len = send(newfd,buf,strlen(buf),0);
  116.                     if(len > 0)
  117.                         printf("\t消息发送成功，本次共发送的字节数是：%d\n",len);            
  118.                     else{
  119.                         printf("消息发送失败!\n");
  120.                         break;            
  121.                     }
  122.                 }
  123.                 /*客户端发来了消息*/
  124.                 if(FD_ISSET(newfd, &rfds)){
  125.                     /******接收消息*******/
  126.                     bzero(buf,BUFLEN);
  127.                     len = recv(newfd,buf,BUFLEN,0);
  128.                     if(len > 0)
  129.                         printf("客户端发来的信息是：%s,共有字节数是: %d\n",buf,len);
  130.                     else{
  131.                         if(len < 0 )
  132.                             printf("接受消息失败！\n");
  133.                         else
  134.                             printf("客户端退出了，聊天终止！\n");
  135.                         break;    
  136.                     }
  137.                 }
  138.             }
  139.         }
  140.         /*关闭聊天的套接字*/
  141.         close(newfd);
  142.         /*是否退出服务器*/
  143.         printf("服务器是否退出程序：y->是；n->否? ");
  144.         bzero(buf, BUFLEN);
  145.         fgets(buf,BUFLEN, stdin);
  146.         if(!strncasecmp(buf,"y",1)){
  147.             printf("server 退出!\n");
  148.             break;
  149.         }
  150.     }
  151.     /*关闭服务器的套接字*/
  152.     close(sockfd);
  153.     return 0;
  154. }

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...


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