【网络编程实例】C++实现基于I/O复用epoll函数的服务器和客户端通信

参考《TCP/IP网络编程第17章》

epoll函数

• epoll函数的优点：
  • 无需编写以监视状态变化为目的的针对所有文件描述符的循环语句；
  • 调用对应于 select 函数的 epoll_wait 函数时无需每次传递监视对象信息。
• epoll 函数的功能：
  • epoll_create：创建保存 epoll 文件描述符的空间；
  • epoll_ctl：向空间注册并注销文件描述符；
  • epoll_wait：与 select 函数类似，等待文件描述符发生变化；
• epoll_event 结构体：
  • 用于保存事件的文件描述符结合；
  • epoll_event 的成员 events 中可以保存的常量及所指的事件类型：
    • EPOLLIN：需要读取数据的情况
    • EPOLLOUT：输出缓冲为空，可以立即发送数据的情况
    • EPOLLPRI：收到 OOB 数据的情况
    • EPOLLRDHUP：断开连接或半关闭的情况，这在边缘触发方式下非常有用
    • EPOLLERR：发生错误的情况

实现基于epoll函数的服务器和客户端通信

• 服务器端代码：

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

#include 
#include 

using std::cout;
using std::cin;
using std::string;
using std::endl;

#define BUF_SIZE 1024
#define EPOLL_SIZE 50
#define SERVER_IP "127.0.0.1"    // 指定服务端的IP
#define SERVER_PORT 9190            // 指定服务端的port

int main()
{
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t adr_sz;
    int str_len, i;
    char buf[BUF_SIZE];

    struct epoll_event *ep_events;
    struct epoll_event event;
    int epfd, event_cnt;

    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bzero(&serv_adr, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1) 
        cout << "Bind error" << errno << ": " << strerror(errno) << endl;
    
    if(listen(serv_sock, 5) == -1) 
         cout << "Listen error" <<  errno << ": " << strerror(errno) << endl;

    epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);//可以忽略这个参数，填入的参数为操作系统参考
    ep_events = (struct epoll_event*)malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_SIZE);

    event.events = EPOLLIN;//需要读取数据的情况
    event.data.fd = serv_sock;
     //例程epfd 中添加文件描述符 serv_sock，目的是监听 enevt 中的事件
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD,serv_sock, &event);

    while(1)
    {
        event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, - 1);//获取改变了的文件描述符，返回数量
        if(event_cnt == -1) {
            cout << "epoll_wait() error" << endl;
            break;
        }

        for(i = 0; i < event_cnt; ++i) 
        {
            if(ep_events[i].data.fd == serv_sock)//客户端请求连接时
            {
                adr_sz = sizeof(clnt_adr);
                clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
                event.events = EPOLLIN;
                event.data.fd = clnt_sock;//把客户端套接字添加进去
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
                cout << "connected client:" << clnt_sock << endl;
            }
            else //是客户端套接字时
            {
                str_len = read(ep_events[i].data.fd,buf, BUF_SIZE);
                if(str_len == 0)
                {
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, &event);
                    close(ep_events[i].data.fd);
                    cout << "closed client:" << ep_events[i].data.fd << endl;
                }
                else
                {
                    write(ep_events[i].data.fd,buf, str_len);
                }
            }
        }
    }
    close(serv_sock);
    close(epfd);
    return 0;
}

• 客户端代码：

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

#include 
#include 

using std::cout;
using std::cin;
using std::string;
using std::endl;

#define BUFFSIZE 1024
#define SERVER_IP "127.0.0.1"    // 指定服务端的IP
#define SERVER_PORT 9190            // 指定服务端的port


int main()
{
    int sock;
    char message[BUFFSIZE];
    int str_len;
    struct sockaddr_in serv_adr;

    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sock == -1) cout << "socket() error" << endl;

    bzero(&serv_adr, sizeof(serv_adr));

    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    serv_adr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    if(connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
        cout << "connect() error: " << errno << " " << strerror(errno) << endl;
    else
        cout << "connected............" << endl;

    while(1)
    {
        cout << "Input message(Q to quit): " << endl;
        cin >> message;
        if(!strcmp(message, "q") || !strcmp(message, "Q"))
            break;

        write(sock, message, strlen(message));
        str_len = read(sock, message, BUFFSIZE - 1);
        message[str_len] = 0;
        cout << "Message from server:" << message << endl;
    }
    close(sock);
    return 0;
}