linux下非阻塞模式網路通訊模型示例分享

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複製程式碼 程式碼如下:
#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讀/寫
// @param[in] sockfd 套接字描述符
// @param[in] bWhichSet true – 可讀集; false – 可寫集;
// @param[in] uiTimeOutMS 超時時長(單位:微秒);
// @pre scokfd 有效套接字描述符,即大於等於零(>=0)
// @return 此函式執行結果
// @return  0 – 可以讀/寫;
//         -1 – 引數不合法;
//         -2 – 檢測已超時;
// @note uiTimeOutMS 超時時長,設為零(0),則不等待超時
static inline int
wait_rw_able( int          sockfd,
              bool         bWhichSet,
              unsigned int uiTimeOutMS )
{
    // 預設為檢測已超時
    int iReturnValue = -2;

    // 可讀描述符集
    fd_set rset;
    // 可寫描述符集
    fd_set wset;

    // select 將等待的時間
    timeval tv;

    do // 非迴圈,只是為了保證函式只有一個返回點
    {
        // 引數不合法
        if ( 0 > sockfd )
        {
            iReturnValue = -1;
            break;
        }

        // 注:每次呼叫 select 之前都要重設一次!
        tv.tv_sec  = 0;
        tv.tv_usec = uiTimeOutMS;

        // 檢測是否可讀
        if ( true == bWhichSet )
        {
            // 清除其所有位
            FD_ZERO( &rset );
            // 設定關心的描述符
            FD_SET( sockfd, &rset );

            // 大於零(0) – 有套接字可讀,零(0) – 沒有,負數 – 出錯
            if ( 0 < select( sockfd 1, // 從描述符零(0)開始搜尋,故此要對套接字描述符加壹(1)
                             &rset,      // 可讀描述符集
                             NULL,       // 可寫描述符集
                             NULL,       // 異常描述符集
                             &tv ) )     // 等待時間
            {
                // 可讀描述符是我們的套接字
                if ( FD_ISSET( sockfd, &rset ) )
                {
                    iReturnValue = 0;
                    break;
                }
            }
        }
        // 檢測是否可寫
        else
        {
            // 清除其所有位
            FD_ZERO( &wset );
            // 設定關心的描述符
            FD_SET( sockfd, &wset );

            // 大於零(0) – 有套接字可讀,零(0) – 沒有,負數 – 出錯
            if ( 0 < select( sockfd 1, // 從描述符零(0)開始搜尋,故此要對套接字描述符加壹(1)
                             NULL,       // 可讀描述符集
                             &wset,      // 可寫描述符集
                             NULL,       // 異常描述符集
                             &tv ) )     // 等待時間
            {
                // 可讀描述符是我們的套接字
                if ( FD_ISSET( sockfd,
                               &wset ) )
                {
                    iReturnValue = 0;
                    break;
                }
            }
        }

    }while( 0 );

    return iReturnValue;
}

// @brief 傳送且接收通訊協議
// @param[int][out] pucSRBuffer 傳送且接收協議字元緩衝區指標
// @param[int] usBufferLen 傳送且接收協議字元緩衝區大小
// @pre pucSRBuffer 有效的協議字元緩衝區指標,且字串長度大於零(0)
// @return 此函式執行結果
// @retval   0 成功
// @retval  -1 引數不合法
// @retval  -2 建立連線服務端的套接字失敗
// @retval  -3 設定連線服務端的套接字為非阻塞模式失敗
// @retval  -4 套按字非阻塞模式下也不可寫
// @retval  -5 呼叫 getsockopt 函式失敗
// @retval  -6 呼叫 connect 函式失敗
// @retval  -7 設定連線服務端的套接字為阻塞模式失敗
// @retval  -8 傳送協議資料失敗
// @retval  -9 等待服務端返回資料超時
// @retval -10 呼叫 recv 函式出錯
// @retval -11 pucSRBuffer 指向的緩衝區空間不足
int
send_receive_data( unsigned char* const pucSRBuffer,
                   const unsigned short usBufferLen )
{
    // 本函式執行結果返回值
    int         iResult = 0; // 預設為零(0) 表示成功

    // 連線服務端的 TCP 套接字
    int         iServerSocket = -1;
    // 服務端IP與埠
    sockaddr_in sServerAddr;

    // I/O 狀態標識值
    int iValue = 1;

    // 獲取套接字錯誤狀態碼
    int       iSo_Error = 0;
    socklen_t So_Error_len = sizeof( iSo_Error );

    // 接收到的通訊協議資料長度
    unsigned short usRealReceivedData = 0;

    do // 非迴圈,只是為了減少分支縮排和保證進出口唯一
    {
        // 1.檢查引數是否合法
        if ( ( NULL == pucSRBuffer ) ||
             (    0 >= usBufferLen ) ||
             (    0 == pucSRBuffer[0] ) )
        {
            DEBUG_OUTPUT( “Invalid parameter” );

            iResult = -1;
            break;
        }

        // 2.建立連線服務端的套接字
        iServerSocket = socket( AF_INET,     // IPv4 協議
                                SOCK_STREAM, // TCP  套接字協議型別
                                0 );         // 預設協議,通常設定為零(0)
        if ( 0 > iServerSocket )
        {
            DEBUG_OUTPUT( “Create socket is failed” );

            iResult = -2;
            break;
        }

        // 3.為了呼叫 connect 函式不阻塞,設定連線服務端的套接字為非阻塞模式
        iValue = 1; //
        iResult = ioctl( iServerSocket, // 服務端收發套接字
                         FIONBIO,       // 設定或清除非阻塞I/O標誌
                         &iValue );     // 零(0) – 清除,非零(0) – 設定
        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.連線服務端
        iResult = connect( iServerSocket,
                           (sockaddr*)&sServerAddr,
                           sizeof( sServerAddr ) );
        // 呼叫 connect 函式,正常情況下,因為 TCP 三次握手需要一些時間,
        // 而非阻塞呼叫只要不能立即完成就會返回錯誤,所以這裡會返回 EINPROGRESS ,
        // 表示在建立連線但還沒有完成。
        if ( 0 != iResult ) // 成功則返回零(0)
        {
            // 核心中對 connect 有超時限制是 75 秒,為了加快反應速度此處設為750毫秒。
            // 注:無論連線與否,都會返回可寫,除非有錯誤發生,這裡僅是縮短等待連線的時間而已。
            iResult = wait_rw_able( iServerSocket,
                                    false,     // 是否可寫
                                    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;
            }

            // 為零(0)才說明連線成功
            if ( 0 != iSo_Error )
            {
                DEBUG_OUTPUT( “Call connect is failed” );

                iResult = -6;
                break;
            }
        }

        // 5.呼叫 connect 函式連線服務端成功,再設定套接字為阻塞模式(便於管理)
        iValue = 0;
        iResult = ioctl( iServerSocket, // 服務端收發套接字
                         FIONBIO,       // 設定或清除非阻塞I/O標誌
                         &iValue );     // 零(0) – 清除,非零(0) – 設定
        if ( 0 > iResult )
        {
            DEBUG_OUTPUT_PARA( “Call ioctl to set I/O synchronization is failed, return %d”,
                               iResult );

            iResult = -7;
            break;
        }

        // 6.傳送協議資料
        iResult = send( iServerSocket,
                        (const char*)pucSRBuffer,
                        strlen( (const char*)pucSRBuffer ),
                        0 );
        // 傳送異常則停止收發
        if ( iResult != (int)strlen( (const char*)pucSRBuffer ) )
        {
            DEBUG_OUTPUT( “Call send is failed” );

            iResult = -8;
            break;
        }

        // 7.判斷是否可讀 – 即服務端是否返回資料
        iResult = wait_rw_able( iServerSocket, // 服務端收發套接字
                                true,          // 是否可讀
                                750000  );     // 750毫秒
        if ( 0 != iResult )
        {
            DEBUG_OUTPUT( “Waitting for recevie data has time out” );

            iResult = -9;
            break;
        }

        // 清零(0),方便呼叫者計算收到的通訊協議資料長度
        memset( pucSRBuffer, 0, usBufferLen );
        do
        {
            // 8.從客戶端接收資料
            iResult = recv( iServerSocket,                        // 服務端收發套接字
                            pucSRBuffer usRealReceivedData,     // 存放資料的緩衝區地址
                            usBufferLen – usRealReceivedData – 1, // 每次讀出的位元組
                            0 );                                  // 預設為零(0),無特殊要求
            // 返回負數為出錯了,直接跳出不再等待嘗試接收新資料
            if ( 0 > iResult )
            {
                DEBUG_OUTPUT_PARA( “Call recv is failed, return %d”, iResult );

                iResult = -10;
                break;
            }

              // 接收資料時網路中斷就會返回零(0)
              if ( 0 == iResult )
              {
                  break;
              }

            usRealReceivedData = iResult;

            // 傳出引數所指緩衝區空間不足矣放下全部應籤資料
            if ( usBufferLen <= usRealReceivedData )
            {
                DEBUG_OUTPUT( “pucSRBuffer is not superfluous space” );

                iResult = -11;
                break;
            }

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

        // 收資料時出錯了,則直接跳出返回
        if ( 0 > iResult )
        {
            break;
        }

        // 執行至此發收通訊資料完畢
        iResult = 0;
        break;

    }while( 0 );

    // 套接字建立成功,則要釋放資源
    if ( -1 != iServerSocket )
    {
        close( iServerSocket );
    }

    return iResult;
}

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