在C中使用Socket实现多线程异步TCP消息发送

在本篇文章中，我们会探讨如何在C语言中使用socket来实现多线程，异步发送TCP消息的系统。虽然C标准库并没有原生支持异步和多线程编程，但是我们可以结合使用POSIX线程（pthread）库和socket来达到目的。

基础知识

TCP (Transmission Control Protocol) 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议。

Socket 是一种网络编程接口，它允许应用程序在网络上发送和接收数据。

多线程编程 是一个并发执行多个任务的方法，每个任务运行在一个单独的线程中。

异步消息发送 是一种编程模型，消息发送者不需要等待接收者处理消息，它可以立即返回并继续执行其它任务。

开始实现

首先，我们需要包含必要的头文件。

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

然后，我们定义一个函数send_message，该函数将在一个新线程中被调用以发送消息。

void* send_message(void* arg)
{
    char* message = (char*)arg;
    int sock;
    struct sockaddr_in server;

    // Create socket
    sock = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0);
    if (sock == -1)
    {
        perror("Could not create socket");
        return NULL;
    }

    server.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(8888);

    // Connect to remote server
    if (connect(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)
    {
        perror("Connect failed");
        return NULL;
    }

    // Send some data
    if (send(sock, message, strlen(message), 0) < 0)
    {
        perror("Send failed");
        return NULL;
    }

    close(sock);

    return NULL;
}

此send_message函数首先创建一个socket，并连接到远程服务器。然后，它发送一条消息，并关闭socket。

现在，我们可以在main函数中创建多个线程，每个线程发送一条消息。

int main()
{
    // Array of messages to be sent
    char* messages[] = {"Hello", "from", "C"};

    // Create a new thread for each message
    pthread_t threads[sizeof(messages)/sizeof(char*)];
    for (int i = 0; i < sizeof(messages)/sizeof(char*); i++)
    {
       if (pthread_create(&threads[i], NULL, send_message, messages[i]) < 0)
       {
           perror("Could not create thread");
           return 1;
       }
    }

    // Wait for all threads to finish
    for (int i = 0; i < sizeof(threads)/sizeof(pthread_t); i++)
    {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    return 0;
}

在这段代码中，我们为每个要发送的消息创建了一个新的线程，并传递send_message函数作为线程函数。然后，我们等待所有的线程完成。

主要函数说明

1. socket函数

socket函数是用来创建一个套接字，并返回这个套接字的文件描述符，它在头文件中定义。其函数原型如下：

int socket(int domain, int type, int protocol);

• domain：此参数指定使用的协议族（Protocol Family）。常见的协议族有AF_INET（IPv4网络协议）、AF_INET6（IPv6网络协议）等。

• type：此参数指定服务类型。常见的服务类型有SOCK_STREAM（提供面向连接的稳定数据传输，即TCP协议）、SOCK_DGRAM（提供无连接的不稳定数据传输，即UDP协议）等。

• protocol：此参数通常设置为0，让系统根据type自动选择合适的协议，例如TCP或UDP。

如果socket函数成功，返回一个新的socket描述符；否则返回-1，并设置errno为错误号。

2. pthread_create函数

pthread_create函数用来创建一个新线程，并让这个新线程执行指定的函数。它在头文件中定义。其函数原型如下：

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

• thread：这是一个输出参数，用于返回新创建的线程ID。

• attr：一个指向线程属性结构的指针，用于设置新线程的属性。如果设置为NULL，则使用默认属性。

• start_routine：一个函数指针，指向新线程要运行的函数。

• arg：一个指针，指向要传递给start_routine的参数。

如果pthread_create函数成功，返回0；如果失败，则返回一个非0的错误码（注意，这个函数不会设置errno）。新创建的线程从start_routine函数的地址开始运行，一旦start_routine返回，那么这个线程就会自动结束。

结束语

这就是在C中使用socket实现多线程异步发送TCP消息的简单示例。这是一个基础的示例，实际使用时可能需要添加错误处理和异常处理代码。同时，因为C语言没有内置的异步或多线程支持，所以这种方法并不完全异步，但是我们可以通过使用多线程来模拟异步行为。