简说TCP通信非阻塞接收（附代码例子）

大家好，我是LinuxZn。

上一篇文章TCP server如何与多个client通信？（附代码）的TCP通信的数据接收中，我们使用了我们封装的接口之一的：

int tcp_blocking_recv(int conn_sockfd, void *rx_buf, uint16_t buf_len);

这是一个数据接收函数，但其是 阻塞方式（block） 的。

阻塞就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生，如果事件没有发生，进程或线程就被阻塞，函数不能立即返回。

比如，在这个例子中，假如我们把tcp_blocking_recv函数在tcp_send函数之前调用的（这里只是为了举例子说明才这么改，实际并不会这么写）：

从标准输入中输入数据时，是没办法发送出去的，因为这时候程序被阻塞在第21行了，只有收到数据之后，程序才会往下走。

下面我们调用 非阻塞方式（non-block） 的接收接口改写上一篇文章的代码：

非阻塞就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生，一旦执行肯定返回，以返回值的不同来反映函数的执行情况，如果事件发生则与阻塞方式相同，若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生，而进程或线程继续执行，所以效率较高。

我们先来简单看看tcp_nonblocking_recv函数的实现：

其中，用到了select函数。select函数位于头文件sys/select.h中 。该函数 用于监视文件描述符的变化情况 ——读写或是异常。

select函数简介

select函数原型：

int select(int maxfdp,
          fd_set *readfds,
          fd_set *writefds,
          fd_set *errorfds,
          struct timeval *timeout);

其中：

• fd_set：为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符，典型的是一个整数数组数组)，其中每个整数中的每一位对应一个描述字。假设使用32位整数，那么该数组的第一个元素对应于描述字0~31，第二个元素对应于描述字32~63。
• maxfdp：一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即 所有文件描述符的最大值加1 。
• readfds：指向fd_set结构的指针。监视这些文件描述符的读变化的， 即我们关心是否可以从这些文件中读取数据 。如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读，如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。
• writefds：指向fd_set结构的指针。监视这些文件描述符的写变化的， 即我们关心是否可以从这些文件中写入数据 。如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。
• errorfds：同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。
• timeout：select的超时时间。struct timeval结构：

struct timeval
{
    long tv_sec; // seconds
    long tv_usec; // microseconds
}

它可以使select处于三种状态：

第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于 阻塞状态 ，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；

第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的 非阻塞函数 ，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；

第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即 select在timeout时间内阻塞 ，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。

• 返回值：负值，select错误；正值，某些文件可读写或出错；0，等待超时，没有可读写或错误的文件。

操作fd_set的几个宏：

void FD_ZERO (fd_set *fdset); // 清除fdset中的所有位
void FD_SET (int fd,fd_set *fdset); // 设置fdset中的某一位
void FD_CLR (int fd,fd_set *fdset); // 清除fdset中的某一位
int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset); // 判断fdset中的某一位是否置位

在tcp_nonblocking_recv函数里，select监视当前正在连接的conn_sockfd是否发生变化，如果发生读变化，我们就可以从conn_sockfd中读取数据。

实例：non-block接收

我们把上一篇文章TCP server如何与多个client通信？（附代码）中的代码拿来修改，改为non-block的方式接收数据。

tcp_server.c：

左右滑动查看全部代码>>>

#include 
#include "tcp_socket.h"

static pthread_t cli_data_proce_thread_tid;

static void *process_client_data(void *arg)
{
    int client_fd = *(int*)arg;

    while (1)
    {
        char buf[128] = {0};
        
        int recv_len = tcp_nonblocking_recv(client_fd, 
                                            buf, 
                                            sizeof(buf), 
                                            1, 
                                            0);
        if (recv_len <= 0)
        {
            continue;
        }
        else
        {
            printf("client_fd = %d, recv : %s\n", client_fd, buf);
            int send_len = tcp_send(client_fd, buf, strlen(buf));
            if (send_len <= 0)
            {
                printf("send error!\n");
                tcp_close(client_fd);
                return NULL;
            }
            else
            {
                printf("send success! send: %s, send_len: %d\n", buf, send_len);
            }
        }
        
        usleep(10 * 1000);
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("==================tcp server==================\n");
    int server_fd = tcp_init(NULL, 4321);

    while (1)
    {
        int new_fd = tcp_accept(server_fd);

        // 创建客户端数据处理线程
        int ret = pthread_create(&cli_data_proce_thread_tid, NULL, process_client_data, (void*)&new_fd);
        if(ret != 0)
        {
            perror("pthread_create");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    tcp_close(server_fd);

    return 0;
}

tcp_client.c：

左右滑动查看全部代码>>>

#include "tcp_socket.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("==================tcp cient==================\n");

    int server_fd = tcp_connect("192.168.1.107", 4321);
    if (server_fd < 0)
    {
        printf("tcp_connect error!\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1)
    {
        char send_buf[128] = {0};
        char recv_buf[128] = {0};
        if (scanf("%s", send_buf))
        {
            int send_len = tcp_send(server_fd, send_buf, strlen(send_buf));
            if (send_len <= 0)
            {
                printf("tcp_send error!\n");
                tcp_close(server_fd);
                exit(EXIT_FAILURE);  
            }
            else
            {
                printf("send success! send: %s, send_len: %d\n", send_buf, send_len);
            }

            bzero(recv_buf, sizeof(recv_buf));
            int recv_len = tcp_nonblocking_recv(server_fd, 
                                                recv_buf, 
                                                sizeof(recv_buf), 
                                                1, 
                                                0);
            if (recv_len > 0)
            {
                printf("recv : %s\n", recv_buf);
            } 
        } 
    }

    return 0;
}

运行：

本次的完整demo代码可在本公众号后台回复关键词：tcp_socket_nonblock ，进行获取。

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