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服務器之家 - 編程語言 - C/C++ - Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例

Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例

2022-03-08 15:24MangataTS C/C++

大家好，本篇文章主要講的是Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例，感興趣的同學趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下，方便下次瀏覽

前言

和之前的udp聊天室有異曲同工之處，這次我們客戶端send的是一個封裝好了的數據包，recv的是一個字符串，服務器recv的是一個數據包，send的是一個字符串，在用戶連接的時候發送一個login請求，然后服務器端處理，并廣播到其他客戶端去

多路復用的原理

Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例

 

基本概念

多路復用指的是：通過一種機制，可以監視多個描述符，一旦某個描述符就緒（一般是讀就緒或者寫就緒），能夠通知程序進行相應的讀寫操作。其實就是一種異步處理的操作，等待可運行的描述符。

與多進程和多線程技術相比，I/O多路復用技術的最大優勢是系統開銷小，系統不必創建進程/線程，也不必維護這些進程/線程，從而大大減小了系統的開銷。

多路復用大體有三種實現方式分別是:

select

poll

epoll

本次代碼主要是展示select的用法：

select

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

這個是Linux的man手冊給出的select的聲明

第一個參數ndfs

第一個參數是nfds表示的是文件描述集合中的最大文件描述符+1，因為select的遍歷使用是[0,nfds)的

第二個參數readfds

readfds表示的是讀事件的集合

第三個參數writefds

writefds表示的是讀事件的集合

第四個參數exceptfds

exceptfds表示的是異常參數的集合

第五個參數timeout

表示的是超時時間，timeout告知內核等待所指定描述字中的任何一個就緒可花多少時間。其timeval結構用于指定這段時間的秒數和微秒數。

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

fd_set

fd_set結構體的定義實際包含的是fds_bits位數組，該數組的每個元素的每一位標記一個文件描述符其大小固定，由FD_SETSIZE指定，一般而言FD_SETSIZE的大小為1024

我們只用關心怎么使用即可：

下面幾個函數就是操作fd_set的函數

void FD_ZERO(fd_set *fdset);           //清空集合

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);   //將一個給定的文件描述符加入集合之中

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);   //將一個給定的文件描述符從集合中刪除

int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);   // 檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫

 

服務器Code

實現的功能是：

客戶端連接到客戶端時，服務器向其他客戶端進行廣播上線

向服務器發送消息，然后服務器向其他客戶端廣播上線

客戶端退出，服務器向其他客戶端廣播

#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 1024
int fd[FD_SETSIZE];//用戶集合，最大承受量

typedef struct Msg{//消息的結構
  char type;//消息類型
  char name[20];
  char text[N];//消息內容
}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) {//將新連接加入用戶列表里面
  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,"上線啦！快來找我玩叭！");
  printf("fd = %d  %s\n",fd,buf);
  while(p->next) {//給其他用戶發上線信息
      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) {//給其他用戶發信息
      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,"傷心的退出群聊！");
  printf("%s\n",buf);
  while(p->next) {//給其他用戶發上線信息
      if(fd != p->next->fd)
          send(p->next->fd,&buf,sizeof(buf),0);
      p = p->next;
  }
}


/*
* 初始化TCP服務器，返回服務器的socket描述符
* */


int init_tcp_server(unsigned short port) {
  int ret;
  int opt;
  int listen_fd;
  struct sockaddr_in self;        // 監聽描述符

  listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if (listen_fd < 0) {
      perror("socket");
      return -1;
  }
  // 配置監聽描述符地址復用屬性
  opt = 1;
  ret = setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,&opt, sizeof(opt));
  if (ret < 0) {
      perror("set socket opt");
      return -1;
  }

  // 填充服務器開放接口和端口號信息
  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;
  }
  // 默認socket是雙向，配置成監聽模式
  listen(listen_fd, 5);

  return listen_fd;
}

// 監聽處理器
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;
}
// 客戶端處理器
int client_handler(int fd) {
  int ret;
  MSG msg;
  // 讀一次
  ret = recv(fd, &msg, sizeof(MSG), 0);//讀取消息
//    printf("name = %s\n",msg.name);
  if (ret < 0) {
      perror("recv");
      return -1;
  } else if (ret == 0) {//斷開連接
      quit(fd,msg);
      return 0;
  } else {//數據處理
      if(msg.type == 'L') {//登陸處理
          login(fd,msg);
      }
      else if(msg.type == 'C') {//聊天處理
          chat(fd,msg);
      }
      else if(msg.type == 'Q') {//退出處理
          quit(fd,msg);
      }
  }
//    puts("Over client_handler");
  return ret;
}
// 標準輸入處理器
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;

  // 把監聽描述符、標準輸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;      // 備份集合
      ret = select(max_fds+1, &bak_fds, NULL, NULL, NULL);
      if (ret < 0) {
          perror("select");
          break;
      }
      // 判斷內核通知哪些描述符可讀，分別處理
      for (int i = 0; i <= max_fds; ++i) {
          if (FD_ISSET(i, &bak_fds)) {
              if (i == 0) {//服務器的輸入端，可以做成廣播
                  // 標準輸入可讀 fgets
                  input_handler(i);
              } else if (i == listen_fd) {//新連接，也就是有用戶上線
                  // 監聽描述符可讀  accept
                  new_fd = listen_handler(i);
                  if (new_fd < 0) {
                      fprintf(stderr, "listen handler error!\n");
                      return;
                  }
                  if(new_fd >= FD_SETSIZE) {
                      printf("客戶端連接過多！");
                      close(new_fd);
                      continue;
                  }
                  // 正常連接更新系統的集合，更新系統的通信錄
                  Link(new_fd);//將新的連接描述符放進鏈表里面
                  FD_SET(new_fd, &current);
                  max_fds = new_fd > max_fds ? new_fd : max_fds;
              } else {
                  // 新的連接描述符可讀  recv
                  ret = client_handler(i);
                  if (ret <= 0) {
                      // 收尾處理
                      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("等待連接中...\n");
  main_loop(listen_fd);
  close(listen_fd);
  return 0;
}

 

客戶端Code

創建了 一個父子進程，父進程用于接受信息并打印到屏幕，子進程用于輸入并發送信息

//
// 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 1024
char *ip = "192.168.200.130"; //106.52.247.33
int port = 6666;
char name[20];

typedef struct Msg{//消息的結構
  char type;//消息類型
  char name[20];
  char text[N];//消息內容
}MSG;

/*
* 初始化TCP客戶端，返回客戶端的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);       //獲取建立的sockfd的當前狀態（非阻塞）
//    fcntl(tcp_socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);  //將當前sockfd設置為非阻塞

  printf("connect %s success!\n", host);
  return tcp_socket;
}

void login(int fd) {
  MSG msg;
  fputs("請輸入您的名字: ",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) {// 客戶端不聊天了，準備退出
              msg.type = 'q';
              send(client_fd,&msg,sizeof(MSG),0);
              exit(1);
          }
          strcpy(msg.text,buf);
          msg.type = 'C';
          // 發送字符串，不發送'\0'數據
          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("斷開服務器！\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;
}

 

效果演示

select服務器

Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例

客戶端Ⅰ

Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例

客戶端Ⅱ

Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例

到此這篇關于Linux下Select多路復用實現簡易聊天室示例的文章就介紹到這了,更多相關Linux下Select易聊天室內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！

原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_46201544/article/details/121657413

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