网络编程（学习）2024.8.30

2024-09-05 00:20
文章标签 学习 编程 网络 30 2024.8

本文主要是介绍网络编程（学习）2024.8.30，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

IO多路复用  select、poll、epoll

IO多路复用机制 

一.select

1.函数

2.流程

3.案例使用select创建全双工客户端

4.并发服务器

5.案例使用select创建全双工服务端

二.poll

1.函数

2.流程

3.案例使用poll创建全双工客户端

4.案例使用poll创建全双工服务端

三、epoll

1.流程

2.案例使用epoll创建全双工服务端

select，poll和epoll的特点：

1.select特点

2.poll特点

3.epoll特点

IO多路复用  select、poll、epoll

案例分析：键盘鼠标事件

同时对键盘和鼠标进行监听，当敲击键盘按下回车，就打印键盘输入的东西，动鼠标就要打印鼠标写入的内容。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>#define N 64
int main(int argc, char const *argv[])
{int mouse = open("/dev/input/mouse0", O_RDONLY);if (mouse < 0){perror("open失败");return -1;}char buf[N];while (1){memset(buf, 0, N);gets(buf);printf("buf:%s\n", buf);int ret = read(mouse, buf, N);if (ret < 0){perror("read失败");return -1;}else{printf("mouse:%s\n", buf);}}
}

IO多路复用机制 

使用I/O多路复用技术。其基本思想是：

1.先构造一张有关描述符的表，然后调用一个函数。
2.当这些文件描述符中的一个或多个已准备好进行I/O时函数才返回。
3.函数返回时告诉进程哪个描述符已就绪，可以进行I/O操作。

一.select

1.函数

#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

 int select(int nfds(轮询的文件描述符个数), fd_set *readfds（读文件）, fd_set *writefds（写文件）,fd_set *exceptfds（异常文件）, struct timeval *timeout（超时时长）);

一般写：select（int nfds,fd_set *readfds,NULL,NULL,NULL);

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);        //将某一文件描述符在表里去除
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);        //判断某一文件描述符是否在表里
void FD_SET(int fd, fd_set *set);        //将某一文件描述符放入表中
void FD_ZERO(fd_set *set);        //将表置零

2.流程

第一步：建表初始化
第二步：填表
第三步：监听表
第四步：判断，操作

e26c46e3e64c4269ba46d4f5e45ce5d6.png

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/select.h>#define N 64
int main(int argc, char const *argv[])
{int mouse = open("/dev/input/mouse0", O_RDONLY);if (mouse < 0){perror("open失败");return -1;}char buf[N];// 第一步：建表初始化fd_set readfds, tempfds;FD_ZERO(&readfds);// 第二步：填表FD_SET(0, &readfds);FD_SET(mouse, &readfds);// 第三步：监听表while (1){memset(buf, 0, N);temphfds = readfds;int ret = select(4, &tempfds, NULL, NULL, NULL);// 第四步：判断，操作if (ret == -1){perror("select失败");return -1;}if (FD_ISSET(0, &tempfds)){gets(buf);printf("buf:%s\n", buf);}if (FD_ISSET(mouse, &tempfds)){int n = read(mouse, buf, N);if (n < 0){perror("read失败");return -1;}else{printf("mouse:%s\n", buf);}}}return 0;
}

3.案例使用select创建全双工客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char const *argv[])
{// 1.创建套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);printf("sorkfd：%d\n", sockfd);// 2.连接unsigned short post = 0;char ip[15];printf("请输入ip地址");scanf("%s", ip);getchar();printf("请输入端口号");scanf("%hd", &post);getchar();struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(post);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);socklen_t addrlen = sizeof(saddr);if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0){perror("connect失败\n");return -1;}// 3.接收
#define N 64char buf[N];while (1){// 第一步：建表初始化fd_set readfds, tempfds;FD_ZERO(&readfds);// 第二步：填表FD_SET(0, &readfds);FD_SET(sockfd, &readfds);// 第三步：监听表while (1){memset(buf, 0, N);tempfds = readfds;int ret = select(4, &tempfds, NULL, NULL, NULL);// 第四步：判断，操作if (ret == -1){perror("select失败");return -1;}if (FD_ISSET(0, &tempfds)){scanf("%s", buf);send(sockfd, buf, N, 0);}if (FD_ISSET(sockfd, &tempfds)){int ret = recv(sockfd, buf, N, 0);printf("服务端：%s\n", buf);}}}close(sockfd);return 0;
}

4.并发服务器

可以同时接收多个客户端的连接

5.案例使用select创建全双工服务端

sockfd只要创建并监听listen，就可以接收连接请求，即只要sockfd的读缓冲区可读，就可以创建连接。
客户端的连接请求会发给sockfd，如果可以建立连接的话，会在sockfd的缓冲区内保存
accept其实就是去sockfd的缓冲区里取连接

select创建并发服务器过程

创建并发服务器
创建连接      accept  --> sockfd
发送消息         gets    --> 0
接收          recv    --> 所有已连接的acceptfd

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/select.h>#define N 64
char buf[N];
#define ERR_MSG(msg)                           \do                                         \{                                          \fprintf(stderr, "line:%d ", __LINE__); \perror(msg);                           \} while (0)int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 2){printf("用法：<port>\n");return -1;}// 1.创建套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);printf("sorkfd：%d\n", sockfd);// 2.bind绑定IP和Port端口号struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));// saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.213");socklen_t addrlen = sizeof(saddr);
#if 0saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
#elsesaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
#endifif (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0){ERR_MSG("bind失败");return -1;}printf("bind成功\n");// 3.监听listen将主动套接字变为被动套接字if (listen(sockfd, 7) < 0){ERR_MSG("lisren失败");return -1;}printf("listen成功\n");// 第一步：建表初始化fd_set readfds, tempfds;FD_ZERO(&readfds);FD_SET(sockfd, &readfds);FD_SET(0, &readfds);int max = sockfd;while (1){memset(buf, 0, N);tempfds = readfds;int ret = select(max + 1, &tempfds, NULL, NULL, NULL);if (ret == -1){perror("select失败");return -1;}if (FD_ISSET(sockfd, &tempfds)){// 4.accept阻塞等待链接int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &addrlen);if (acceptfd < 0){ERR_MSG("accept失败\n");return -1;}printf("acceptfd：%d\n", acceptfd);printf("客户端ip：%s\t 端口号：%d\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port));FD_SET(acceptfd, &readfds);if (max < acceptfd){max = acceptfd;}}// 5.发送else if (FD_ISSET(0, &tempfds)){scanf("%s", buf);for (int i = 4; i <= max; i++){if (FD_ISSET(i, &readfds)){send(i, buf, N, 0);}}}// 6.接收for (int n = 4; n <= max; n++){if (FD_ISSET(n, &tempfds)){int ret = recv(n, buf, N, 0);if (ret < 0){perror("recv失败");return -1;}else if (ret > 0){printf("客户端：%s\n", buf);}else{printf("客户端acceptfd：%d退出\n", n);FD_CLR(n, &readfds);close(n);while (!FD_ISSET(max, &readfds)){max--;}}}}}close(sockfd);return 0;
}

二.poll

1.函数

#include <poll.h>

int poll(suct trpollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

参数：

        fds：创建的pollfd结构体类型的数组

        nfds：数组的大小

        timeout：超时检测的时间，一般不用的话设置为-1

返回值：

        成功：0

        失败：-1

struct pollfd {
        int   fd;        //第一个成员变量 fd是向poll说明要监听哪个文件描述符
        short events;        //第二个成员变量 events 是向poll说明要对这个文件描述符的哪种事件进行监听，一般设置为POLLIN
        short revents;         //第三个成员变量 revents 是poll函数自动生成，当fd发生了events事件时，poll函数会将events（POLLIN）写入revents
};

2.流程

3.案例使用poll创建全双工客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <poll.h>int main(int argc, char const *argv[])
{// 1.创建套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);printf("sorkfd：%d\n", sockfd);// 2.连接unsigned short post = 0;char ip[15];printf("请输入ip地址");scanf("%s", ip);getchar();printf("请输入端口号");scanf("%hd", &post);getchar();struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(post);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);socklen_t addrlen = sizeof(saddr);if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0){perror("connect失败\n");return -1;}// 3.接收
#define N 64char buf[N];while (1){// 第一步：建表初始化struct pollfd fds[2];// 第二步：填表fds[0].fd = 0;fds[0].events = POLLIN;fds[1].fd = sockfd;fds[1].events = POLLIN;// 第三步：监听表while (1){memset(buf, 0, N);poll(fds, 2, -1);// 第四步：判断，操作// if (ret == -1)// {//     perror("select失败");//     return -1;// }for (int i = 0; i <= 1; i++){if (fds[i].revents == POLLIN){if (i == 0){scanf("%s", buf);send(sockfd, buf, N, 0);}if (i == 1){int ret = recv(sockfd, buf, N, 0);if (ret < 0){perror("recv失败");return -1;}else{printf("服务端：%s\n", buf);}}}}}}close(sockfd);return 0;
}

4.案例使用poll创建全双工服务端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <poll.h>#define N 64
char buf[N];
#define ERR_MSG(msg)                           \do                                         \{                                          \fprintf(stderr, "line:%d ", __LINE__); \perror(msg);                           \} while (0)int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 2){printf("用法：<port>\n");return -1;}// 1.创建套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);printf("sorkfd：%d\n", sockfd);// 2.bind绑定IP和Port端口号struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.213");socklen_t addrlen = sizeof(saddr);// #if 0//     saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");// #else//     saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;// #endifif (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0){ERR_MSG("bind失败");close(sockfd);return -1;}printf("bind成功\n");// 3.监听listen将主动套接字变为被动套接字if (listen(sockfd, 7) < 0){ERR_MSG("lisren失败");close(sockfd);return -1;}printf("listen成功\n");// 第一步：建表初始化struct pollfd fds[100];int last = -1;// 第二步：填表fds[++last].fd = 0;fds[last].events = POLLIN;fds[last].revents = 0;fds[++last].fd = sockfd;fds[last].events = POLLIN;fds[last].revents = 0;while (1){memset(buf, 0, N);int po = poll(fds, last + 1, -1);if (po == -1){perror("select失败");close(sockfd);return -1;}for (int i = 0; i <= last; i++){if (fds[i].revents == POLLIN){if (fds[i].fd == sockfd){// 4.accept阻塞等待链接int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &addrlen);if (acceptfd < 0){ERR_MSG("accept失败\n");return -1;}printf("acceptfd：%d\n", acceptfd);printf("客户端ip：%s\t 端口号：%d\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port));fds[++last].fd = acceptfd;fds[last].events = POLLIN;fds[last].revents = 0;}else if (fds[i].fd == 0){scanf("%s", buf);for (int j = 2; j <= last; j++){send(fds[j].fd, buf, N, 0);}}else{int ret = recv(fds[i].fd, buf, N, 0);if (ret < 0){perror("recv失败");close(sockfd);return -1;}else if (ret > 0){printf("客户端%s：%s\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), buf);}else{printf("客户端acceptfd：%d退出\n", fds[i].fd);close(fds[i].fd);fds[i] = fds[last];last--;}}}}}close(sockfd);return 0;
}

三、epoll

1.流程

2.案例使用epoll创建全双工服务端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{if (argc != 2){printf("usage: <port>\n");return -1;}// 1.创建套接字-->tcp  流式套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);printf("sockfd:%d\n", sockfd);// 2.绑定IP和端口号// 填充通信结构体struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family = AF_INET;            // 选定ipv4协议族saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); // 绑定端口// saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // 绑定ip地址
#if 1saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定ip地址
#elsesaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // 绑定ip地址
#endifsocklen_t len = sizeof(saddr);// 绑定if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, len) < 0){perror("bind err");return -1;}printf("bind ok\n");// 3.启动监听 将主动套接字变成被动套接字if (listen(sockfd, 8) < 0){perror("listen err");return -1;}printf("listen ok\n");// 1.创建红黑树，拿到根节点---》建表int epfd = epoll_create(99);// 2.将关心的文件描述符挂载到树上---》填表struct epoll_event event;struct epoll_event events[10];event.data.fd = sockfd;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event);// 3.去链表中拿事件char buf[128];while (1){int ret = epoll_wait(epfd, events, 10, -1);if (ret < 0){perror("errr");return -1;}else if (ret == 0){printf("nothing \n");}else{for (int i = 0; i < ret; i++){if (events[i].data.fd == sockfd){int acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);if (acceptfd < 0){perror("accept err");return -1;}printf("%d,login\n", acceptfd);event.data.fd = acceptfd;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, acceptfd, &event);}else{int ret = recv(events[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);if (ret < 0){perror("recv err");return -1;}else if (ret > 0){printf("%d:%s\n", events[i].data.fd, buf);}else{printf("%d exit\n", events[i].data.fd);close(events[i].data.fd);event.data.fd = events[i].data.fd;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, &event);}}}}}return 0;
}

select，poll和epoll的特点：

1.select特点

优点：可跨平台，Linux、macos、windows都可用
      可以监听多个文件描述符
      轻量级

缺点：最大监听1024个文件描述符，最大监听1020个客户端连接
      每次都要进行轮询，消耗CPU
      每次都要拷贝一遍表

2.poll特点

优点：
1、优化了文件描述符的数量，监听的文件描述符数取决于数组的大小，数组大小受内存容量的限制。
2、不需要每次都拷贝一遍表
缺点：
1、需要轮询
2、只能用在UNIX原生系统下，不支持跨平台

3.epoll特点

优点：
1、超高并发，百万级并发
2、不需要轮询，因为有异步通知机制
3、不需要拷贝表
缺点：
    只能跑在Linux

这篇关于网络编程（学习）2024.8.30的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1137452。

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