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...