linux下非阻塞模式网络通讯模型示例分享
#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;
}