C语言 多线程实现TCP并发服务器

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服务端的线程数组有点类似于线程池，但不同的是，我们这里的实现并没有将线程重新回收到线程池中，而是不停的去创建

detach新创建出来的线程，在其完成任务（回调函数worker返回）之后会自动销毁，此时，我们只需要将其所在的结构体的fd成员的值设为-1，表示sockInfo结构体数组没有满就行了

构建服务端：
gcc server.c -o bin/server -lpthread

构建客户端：
gcc client.c -o bin/client -lpthread

运行效果：https://www.bilibili.com/video/BV19a411D75U/

同时有五个客户端和服务端建立连接，可以看到几乎是没有任何压力的

服务端代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

struct sockInfo
{
    int fd; // 通信的文件描述符
    struct sockaddr_in addr;
    pthread_t tid; // 线程号
};

struct sockInfo sockinfos[128];

// 这里的参数arg是sockInfo结构体指针
void* worker(void *arg)
{
    // 类型强转
    struct sockInfo *pinfo = (struct sockInfo *)arg;
    // ip字符串长度 3*4+3+1 = 16，之所以要多1，是因为还有一个\0
    // 下面是不给\0留空间的结果，编译无法通过
    // https://img-blog.csdnimg.cn/ee7ecf18a4474eaebe6359fdd5a3398a.png
    char cliIp[16];
    // pton和ntop函数也比较好记忆，和之前的ntohs族差不多，而且还少了数据类型，更容易记忆
    // p就是presentation，即表现、呈现，其实就是我们人类可读的显示方式
    // n是network，即网络形式，人类不可读
    // pton就是把形如x.x.x.x的IP字符串转换成c语言函数可以使用的网络地址形式
    // ntop反之
    // 这里我们将sockaddr_in结构体的in_addr成员结构体的s_addr成员
    // 即网络形式的IP地址转换成了人类可读的IP字符串
    // 这里由于cliIp为静态分配内存，因此可以使用sizeof计算出内存大小
    // 关于sizeof的用法，参考：https://blog.csdn.net/ma_de_hao_mei_le/article/details/125701408
    inet_ntop(AF_INET, &pinfo->addr.sin_addr.s_addr, cliIp, sizeof(cliIp));
    // 提取出端口号
    unsigned short cliPort = ntohs(pinfo->addr.sin_port);
    printf("client ip is : %s, prot is %d\n", cliIp, cliPort);

    // 接收客户端发来的数据
    char recvBuf[1024];
    while (1)
    {
        int len = read(pinfo->fd, &recvBuf, sizeof(recvBuf));

        if (len == -1)
        {
            perror("read");
            exit(-1);
        }
        else if (len > 0)
        {
            printf("recv client : %s\n", recvBuf);
        }
        else if (len == 0)
        {
            printf("client closed....\n");
            break;
        }
        write(pinfo->fd, recvBuf, strlen(recvBuf) + 1);
    }
    close(pinfo->fd);
    // 将该文件描述符标记为可用
    pinfo->fd = -1;
    return NULL;
}

int main()
{

    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (lfd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(-1);
    }

    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    // 关于htons函数族的区分和记忆：https://blog.csdn.net/ma_de_hao_mei_le/article/details/125695622
    saddr.sin_port = htons(9999);
    // 相当于监听到0.0.0.0
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定
    int ret = bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
    if (ret == -1)
    {
        perror("bind");
        exit(-1);
    }

    // 监听
    ret = listen(lfd, 128);
    if (ret == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(-1);
    }

    // 初始化数据
    int max = sizeof(sockinfos) / sizeof(sockinfos[0]);
    for (int i = 0; i < max; i++)
    {
        bzero(&sockinfos[i], sizeof(sockinfos[i]));
        sockinfos[i].fd = -1;
        sockinfos[i].tid = -1;
    }

    // 循环等待客户端连接，一旦一个客户端连接进来，就创建一个子线程进行通信
    while (1)
    {
        printf("server is waiting on 0.0.0.0:9999 ...\n");
        struct sockaddr_in cliaddr;
        int len = sizeof(cliaddr);
        // 接受连接
        int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

        // 自定义的一个包含子线程信息的结构体
        // 包括盖子线程连接的客户端的地址，线程ID以及所对应的文件描述符
        struct sockInfo *pinfo;
        for (int i = 0; i < max; i++)
        {
            // 从这个数组中找到一个可以用的sockInfo元素
            // sockinfos是一个全局的sockInfo结构体数组，长度为128
            // 如果结构体中的fd成员值为-1，说明处于可用状态
            // 直接跳出循环，结束遍历即可
            if (sockinfos[i].fd == -1)
            {
                pinfo = &sockinfos[i];
                break;
            }
            // 如果已经遍历完了，还是没有找到可用的，就进行循环，直到有可用的sockInfo出现
            if (i == max - 1)
            {
                sleep(1);
                i--;
            }
        }
        // 对pinfo结构体进行填充，fd成员保存客户端的文件描述符
        pinfo->fd = cfd;
        // 将客户端的地址拷贝到addr成员，这里之所以用memcpy进行内存拷贝
        // 是因为cliaddr所指向的内存空间中的内容会在下一次的循环中被覆盖
        memcpy(&pinfo->addr, &cliaddr, len);

        // 创建子线程，将传出参数设置为成员tid的指针
        // 回调函数working负责实现线程处理操作
        // 使用thread_attr记录pthread_create创建出来的线程的属性，以便后面进行判断
        pthread_attr_t thread_attr;
        pthread_attr_init(&thread_attr);
        pthread_create(&pinfo->tid, &thread_attr, worker, pinfo);

        // 分离线程，这样我们就不用操心该线程的资源回收问题了
        // 根据文档，对已经detach的线程再次调用detach函数，将会导致未指定的行为
        // 因此最好的做法是在detach之前进行判断
        int detachstate;
        pthread_attr_getdetachstate(&thread_attr, &detachstate);
        pthread_attr_destroy(&thread_attr);
        if (PTHREAD_CREATE_DETACHED != detachstate)
            pthread_detach(pinfo->tid);
    }

    close(lfd);
    return 0;
}

客户端代码

// TCP通信的客户端
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 1.创建套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(fd == -1) {
        perror("socket");
        exit(-1);
    }

    // 2.连接服务器端
    struct sockaddr_in serveraddr;
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    // 这里由于我们是本地测试，直接写环回地址127.0.0.1即可
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serveraddr.sin_addr.s_addr);
    serveraddr.sin_port = htons(9999);
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    if(ret == -1) {
        perror("connect");
        exit(-1);
    }
    
    // 3. 通信
    char recvBuf[1024];
    int i = 0;
    while(1) {
        
        sprintf(recvBuf, "data : %d\n", i++);
        
        // 给服务器端发送数据
        write(fd, recvBuf, strlen(recvBuf)+1);

        int len = read(fd, recvBuf, sizeof(recvBuf));
        if(len == -1) {
            perror("read");
            exit(-1);
        } else if(len > 0) {
            printf("recv server : %s\n", recvBuf);
        } else if(len == 0) {
            // 表示服务器端断开连接
            printf("server closed...");
            break;
        }

        sleep(1);
    }

    // 关闭连接
    close(fd);

    return 0;
}