TCP/IP网络编程笔记Chapter I -12多种I/O函数
TCP/IP网络编程笔记Chapter I -12多种I/O函数
- 1.send & recv函数
-
- （1）Linux中的send & recv
- （2）MSG_OOB：发送紧急消息
- （3）MSG_PEEK & MSG_DONTWAIT
- 2.readv & writev函数
-
- （1）readv函数
- （2）writev函数
- （3）总结
1.send & recv函数
（1）Linux中的send & recv
Linux中的send & recv和Windows平台的send & recv并没有差别，函数声明如下
#include - 成功返回发送的字节数，失败返回-1
- sockfd：表示与数据传输对象的连接的套接字文件描述符
- buf：保存待传输数据的缓冲地址值
- nbytes：待传输字节数
- flags：传输数据时指定的可选项信息
#include sockfd：表示与数据接收对象的连接的套接字文件描述符
buf：保存接收数据的缓冲地址值
nbytes：可接收最大字节数
flags：接收数据时指定的可选项信息
send函数和recv函数的最后一个参数是收发数据时的可选项，该可选项可利用位（bit）或运算符同时传递多个信息，如下表所示
其中我们将在后面介绍部分可选项的使用方法
（2）MSG_OOB：发送紧急消息
MSG_OOB可选项就用于创建特殊发送方法和通道以发送紧急消息，下面我们将通过收发数据使用MSG_OOB。
发送端：发送紧急消息4和890
write(sock, "123", strlen("123"));
send(sock, "4", strlen("4"), MSG_OOB);
write(sock, "567", strlen("567"));
send(sock, "890", strlen("890"), MSG_OOB);
完整代码如下
#include \n" , argv[0]);
exit(1);
}
sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&recv_adr, 0, sizeof(recv_adr));
recv_adr.sin_family = AF_INET;
recv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
recv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&recv_adr, sizeof(recv_adr)) == -1)
error_handling("connect() error!");
write(sock, "123", strlen("123"));
send(sock, "4", strlen("4"), MSG_OOB);
write(sock, "567", strlen("567"));
send(sock, "890", strlen("890"), MSG_OOB);
close(sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
接收端：收到MSG_OOB紧急信号时，该信号将产生SIGURG信号，并调用注册的信号处理函数，且在信号处理函数内部调用了紧急消息的recv函数。
部分代码：
fcntl(recv_sock, F_SETOWN, getpid());
state = sigaction(SIGURG, &act, 0);
void urg_handler(int signo)
{
int str_len;
char buf[BUF_SIZE];
str_len = recv(recv_sock, buf, sizeof(buf) - 1, MSG_OOB);
buf[str_len] = 0;
printf("Urgent message: %s \n", buf);
}
其中fcntl函数用于控制文件描述符，fcntl(recv_sock, F_SETOWN, getpid());指定当前进程为处理SIGURG信号的主体，防止多个进程进行响应。
完整代码
#include \n" , argv[0]);
exit(1);
}
act.sa_handler = urg_handler;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
acpt_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&recv_adr, 0, sizeof(recv_adr));
recv_adr.sin_family = AF_INET;
recv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
recv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
if (bind(acpt_sock, (struct sockaddr *)&recv_adr, sizeof(recv_adr)) == -1)
error_handling("bind() error");
listen(acpt_sock, 5);
serv_adr_sz = sizeof(serv_adr);
recv_sock = accept(acpt_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, &serv_adr_sz);
fcntl(recv_sock, F_SETOWN, getpid());
state = sigaction(SIGURG, &act, 0);
while ((str_len = recv(recv_sock, buf, sizeof(buf), 0)) != 0)
{
if (str_len == -1)
continue;
buf[str_len] = 0;
puts(buf);
}
close(recv_sock);
close(acpt_sock);
return 0;
}
void urg_handler(int signo)
{
int str_len;
char buf[BUF_SIZE];
str_len = recv(recv_sock, buf, sizeof(buf) - 1, MSG_OOB);
buf[str_len] = 0;
printf("Urgent message: %s \n", buf);
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
实际结果却让我们十分吃惊，MSG_OOB可选项传递数据时只返回一个字节且传输数据时不会加快传输速度。MSG_OOB得真正意义是让TCP在紧急模式进行传输。
MSG_OOB真正的意义在于督促数据接收对象尽快处理数据。如下图将缓冲最左端的位置视作偏移量为0，字符0保存于偏移量为2的位置。另外，字符0右侧偏移量为3的位置存有紧急指针。紧急指针指向紧急消息的下一个位置（偏移量加1），同时向对方主机传递消息：紧急指针指向的偏移量为3之前的部分就是紧急消息。也就是说，实际只用一个字节表示紧急消息。
（3）MSG_PEEK & MSG_DONTWAIT
MSG_PEEK选项和MSG_DONTWAIT验证输入缓冲中是否存在接收的数据。设置MSG_PEEK选项并调用recv函数时，即使读取了输入缓冲的数据也不会删除。因此，MSG_PEEK选项通常与MSG_DONTWAIT合作，用于调用以非阻塞方式验证待读数据存在与否的函数。下面验证MSG_PEEK & MSG_DONTWAIT的作用。
peek_send.c用于发送字符串123
//peek_send.c
#include \n" , argv[0]);
exit(1);
}
sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&send_adr, 0, sizeof(send_adr));
send_adr.sin_family = AF_INET;
send_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
send_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&send_adr, sizeof(send_adr)) == -1)
error_handling("connect() error!");
write(sock, "123", strlen("123"));
close(sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
peek_recv.c调用两次recv函数，第一次recv(recv_sock, buf, sizeof(buf) - 1, MSG_PEEK | MSG_DONTWAIT)，第二次recv(recv_sock, buf, sizeof(buf) - 1, 0)，从下方的输出结果可以看出，仅发送一次的数据可以被读取两次，说明MSG_PEEK )读取了输入缓冲的数据也不会删除。
//peek_recv.c
#include \n" , argv[0]);
exit(1);
}
acpt_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
memset(&acpt_adr, 0, sizeof(acpt_adr));
acpt_adr.sin_family = AF_INET;
acpt_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
acpt_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
if (bind(acpt_sock, (struct sockaddr *)&acpt_adr, sizeof(acpt_adr)) == -1)
error_handling("bind() error");
listen(acpt_sock, 5);
recv_adr_sz = sizeof(recv_adr);
recv_sock = accept(acpt_sock, (struct sockaddr *)&recv_adr, &recv_adr_sz);
while (1)
{
str_len = recv(recv_sock, buf, sizeof(buf) - 1, MSG_PEEK | MSG_DONTWAIT);
if (str_len > 0)
break;
}
buf[str_len] = 0;
printf("Buffering %d bytes: %s \n", str_len, buf);
str_len = recv(recv_sock, buf, sizeof(buf) - 1, 0);
buf[str_len] = 0;
printf("Read again: %s \n", buf);
close(acpt_sock);
close(recv_sock);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
2.readv & writev函数
readv和writev函数是对数据进行整合传输及发送的函数。也就是说，通过writev函数可以将分散保存在多个缓冲的数据一并发送，通过readv函数可以由多个缓冲分别接收。
（1）readv函数
#include - 成功时返回发送的字节数，失败时返回-1
- filedes：表示数据传输对象的套接字文件描述符，但该函数并不只限于套接字，因此，可以像read函数一样向其传递文件或标准输出描述符
- iov：iovec结构体数组的地址值，结构体iovec中包含待发送数据的位置和大小信息
- iovcnt：向第二个参数传递的数组长度
struct iovec
{
void *iov_base; //缓冲地址
size_t iov_len; //缓冲大小
};
下面举例说明writev函数的使用方法
writev的第一个参数1是文件描述符，因此向控制台输出数据，ptr是存有待发送数据信息的iovec数组指针。第三个参数为2，因此，从ptr指向的地址开始，共浏览两个iovec结构体变量，发送这些指针指向的缓冲数据。接下来仔细观察图中iovec结构体数组，ptr[0]（数组第一个元素）的iov_base指向以A开头的字符串，同时iov_len为3，故发送ABC，而ptr[1]（数组的第二个元素）的iov_base指向数字1，同时iov_len为4，故发送1234。
#include 
（2）writev函数
readv函数和writev函数参数相同，功能相反
#include - 成功时返回接收的字节数，失败时返回-1
- filedes：传递接收数据的文件（或套接字）描述符
- iov：包含数据保存位置和大小信息的iovec结构体数组的地址值
- iovcnt：第二个参数中数组的长度
使用如下，从标准输入读取固定的字节数
#include 
（3）总结
- 需要传输的数据分别位于不同缓冲（数组）时，可以通过一次writev函数
- 需要将输入缓冲中的数据读入不同位置时，可以利用一次readv函数
- 关闭了Nagle算法，若使用writev函数将所有数据一次性写入输出缓冲，效率更高