欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  IT编程

linux下非阻塞模式网络通讯模型示例分享

程序员文章站 2022-07-04 23:34:24
复制代码 代码如下:#include #include #include #i...

复制代码 代码如下:

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

#ifdef __enabled_debug_info_output__
    #define debug_output(format) printf( "\nfile: %s : line: %d ->function: %s\n"format"\n", __base_file__, __line__, __function__ )
    #define debug_output_para(format,...) printf( "\nfile: %s : line: %d ->function: %s\n"format"\n", __base_file__, __line__, __function__, __va_args__ )
#else
    #define debug_output(format)
    #define debug_output_para(format,...)
#endif

// @brief 非阻塞等待套接字是否可读/写
// @param[in] sockfd 套接字描述符
// @param[in] bwhichset true - 可读集; false - 可写集;
// @param[in] uitimeoutms 超时时长(单位:微秒);
// @pre scokfd 有效套接字描述符,即大于等于零(>=0)
// @return 此函数执行结果
// @return  0 - 可以读/写;
//         -1 - 参数不合法;
//         -2 - 检测已超时;
// @note uitimeoutms 超时时长,设为零(0),则不等待超时
static inline int
wait_rw_able( int          sockfd,
              bool         bwhichset,
              unsigned int uitimeoutms )
{
    // 默认为检测已超时
    int ireturnvalue = -2;

    // 可读描述符集
    fd_set rset;
    // 可写描述符集
    fd_set wset;

    // select 将等待的时间
    timeval tv;

    do // 非循环,只是为了保证函数只有一个返回点
    {
        // 参数不合法
        if ( 0 > sockfd )
        {
            ireturnvalue = -1;
            break;
        }

        // 注:每次调用 select 之前都要重设一次!
        tv.tv_sec  = 0;
        tv.tv_usec = uitimeoutms;

        // 检测是否可读
        if ( true == bwhichset )
        {
            // 清除其所有位
            fd_zero( &rset );
            // 设置关心的描述符
            fd_set( sockfd, &rset );

            // 大于零(0) - 有套接字可读,零(0) - 没有,负数 - 出错
            if ( 0 < select( sockfd + 1, // 从描述符零(0)开始搜索,故此要对套接字描述符加壹(1)
                             &rset,      // 可读描述符集
                             null,       // 可写描述符集
                             null,       // 异常描述符集
                             &tv ) )     // 等待时间
            {
                // 可读描述符是我们的套接字
                if ( fd_isset( sockfd, &rset ) )
                {
                    ireturnvalue = 0;
                    break;
                }
            }
        }
        // 检测是否可写
        else
        {
            // 清除其所有位
            fd_zero( &wset );
            // 设置关心的描述符
            fd_set( sockfd, &wset );

            // 大于零(0) - 有套接字可读,零(0) - 没有,负数 - 出错
            if ( 0 < select( sockfd + 1, // 从描述符零(0)开始搜索,故此要对套接字描述符加壹(1)
                             null,       // 可读描述符集
                             &wset,      // 可写描述符集
                             null,       // 异常描述符集
                             &tv ) )     // 等待时间
            {
                // 可读描述符是我们的套接字
                if ( fd_isset( sockfd,
                               &wset ) )
                {
                    ireturnvalue = 0;
                    break;
                }
            }
        }

    }while( 0 );

    return ireturnvalue;
}

// @brief 发送且接收通讯协议
// @param[int][out] pucsrbuffer 发送且接收协议字符缓冲区指针
// @param[int] usbufferlen 发送且接收协议字符缓冲区大小
// @pre pucsrbuffer 有效的协议字符缓冲区指针,且字符串长度大于零(0)
// @return 此函数执行结果
// @retval   0 成功
// @retval  -1 参数不合法
// @retval  -2 创建连接服务端的套接字失败
// @retval  -3 设置连接服务端的套接字为非阻塞模式失败
// @retval  -4 套按字非阻塞模式下也不可写
// @retval  -5 调用 getsockopt 函数失败
// @retval  -6 调用 connect 函数失败
// @retval  -7 设置连接服务端的套接字为阻塞模式失败
// @retval  -8 发送协议数据失败
// @retval  -9 等待服务端返回数据超时
// @retval -10 调用 recv 函数出错
// @retval -11 pucsrbuffer 指向的缓冲区空间不足
int
send_receive_data( unsigned char* const pucsrbuffer,
                   const unsigned short usbufferlen )
{
    // 本函数执行结果返回值
    int         iresult = 0; // 默认为零(0) 表示成功

    // 连接服务端的 tcp 套接字
    int         iserversocket = -1;
    // 服务端ip与端口
    sockaddr_in sserveraddr;

    // i/o 状态标识值
    int ivalue = 1;

    // 获取套接字错误状态码
    int       iso_error = 0;
    socklen_t so_error_len = sizeof( iso_error );

    // 接收到的通讯协议数据长度
    unsigned short usrealreceiveddata = 0;

    do // 非循环,只是为了减少分支缩进和保证进出口唯一
    {
        // 1.检查参数是否合法
        if ( ( null == pucsrbuffer ) ||
             (    0 >= usbufferlen ) ||
             (    0 == pucsrbuffer[0] ) )
        {
            debug_output( "invalid parameter" );

            iresult = -1;
            break;
        }

        // 2.创建连接服务端的套接字
        iserversocket = socket( af_inet,     // ipv4 协议
                                sock_stream, // tcp  套接字协议类型
                                0 );         // 默认协议,通常设置为零(0)
        if ( 0 > iserversocket )
        {
            debug_output( "create socket is failed" );

            iresult = -2;
            break;
        }

        // 3.为了调用 connect 函数不阻塞,设置连接服务端的套接字为非阻塞模式
        ivalue = 1; //
        iresult = ioctl( iserversocket, // 服务端收发套接字
                         fionbio,       // 设置或清除非阻塞i/o标志
                         &ivalue );     // 零(0) - 清除,非零(0) - 设置
        if ( 0 > iresult )
        {
            debug_output_para( "call ioctl to set i/o asynchronization is failed, return %d",
                               iresult );

            iresult = -3;
            break;
        }

        sserveraddr.sin_family = af_inet;
        inet_pton( af_inet,
                   m_caserverip,
                   &sserveraddr.sin_addr );
        sserveraddr.sin_port = htons( m_usserverport );

        // 4.连接服务端
        iresult = connect( iserversocket,
                           (sockaddr*)&sserveraddr,
                           sizeof( sserveraddr ) );
        // 调用 connect 函数,正常情况下,因为 tcp 三次握手需要一些时间,
        // 而非阻塞调用只要不能立即完成就会返回错误,所以这里会返回 einprogress ,
        // 表示在建立连接但还没有完成。
        if ( 0 != iresult ) // 成功则返回零(0)
        {
            // 内核中对 connect 有超时限制是 75 秒,为了加快反应速度此处设为750毫秒。
            // 注:无论连接与否,都会返回可写,除非有错误发生,这里仅是缩短等待连接的时间而已。
            iresult = wait_rw_able( iserversocket,
                                    false,     // 是否可写
                                    750000  ); // 750毫秒
            if ( 0 != iresult )
            {
                debug_output( "can't write in asynchronization" );

                iresult = -4;
                break;
            }

            if ( 0 > getsockopt( iserversocket,
                                 sol_socket,
                                 so_error,
                                 &iso_error,
                                 &so_error_len ) )
            {
                debug_output( "call getsockopt is failed" );

                iresult = -5;
                break;
            }

            // 为零(0)才说明连接成功
            if ( 0 != iso_error )
            {
                debug_output( "call connect is failed" );

                iresult = -6;
                break;
            }
        }

        // 5.调用 connect 函数连接服务端成功,再设置套接字为阻塞模式(便于管理)
        ivalue = 0;
        iresult = ioctl( iserversocket, // 服务端收发套接字
                         fionbio,       // 设置或清除非阻塞i/o标志
                         &ivalue );     // 零(0) - 清除,非零(0) - 设置
        if ( 0 > iresult )
        {
            debug_output_para( "call ioctl to set i/o synchronization is failed, return %d",
                               iresult );

            iresult = -7;
            break;
        }

        // 6.发送协议数据
        iresult = send( iserversocket,
                        (const char*)pucsrbuffer,
                        strlen( (const char*)pucsrbuffer ),
                        0 );
        // 发送异常则停止收发
        if ( iresult != (int)strlen( (const char*)pucsrbuffer ) )
        {
            debug_output( "call send is failed" );

            iresult = -8;
            break;
        }

        // 7.判断是否可读 - 即服务端是否返回数据
        iresult = wait_rw_able( iserversocket, // 服务端收发套接字
                                true,          // 是否可读
                                750000  );     // 750毫秒
        if ( 0 != iresult )
        {
            debug_output( "waitting for recevie data has time out" );

            iresult = -9;
            break;
        }

        // 清零(0),方便调用者计算收到的通讯协议数据长度
        memset( pucsrbuffer, 0, usbufferlen );
        do
        {
            // 8.从客户端接收数据
            iresult = recv( iserversocket,                        // 服务端收发套接字
                            pucsrbuffer + usrealreceiveddata,     // 存放数据的缓冲区地址
                            usbufferlen - usrealreceiveddata - 1, // 每次读出的字节
                            0 );                                  // 默认为零(0),无特殊要求
            // 返回负数为出错了,直接跳出不再等待尝试接收新数据
            if ( 0 > iresult )
            {
                debug_output_para( "call recv is failed, return %d", iresult );

                iresult = -10;
                break;
            }

              // 接收数据时网络中断就会返回零(0)
              if ( 0 == iresult )
              {
                  break;
              }

            usrealreceiveddata += iresult;

            // 传出参数所指缓冲区空间不足矣放下全部应签数据
            if ( usbufferlen <= usrealreceiveddata )
            {
                debug_output( "pucsrbuffer is not superfluous space" );

                iresult = -11;
                break;
            }

        }while( 0 == wait_rw_able( iserversocket,
                                   true,        // 是否可读
                                   750000  ) ); // 750毫秒

        // 收数据时出错了,则直接跳出返回
        if ( 0 > iresult )
        {
            break;
        }

        // 执行至此发收通讯数据完毕
        iresult = 0;
        break;

    }while( 0 );

    // 套接字创建成功,则要释放资源
    if ( -1 != iserversocket )
    {
        close( iserversocket );
    }

    return iresult;
}