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本人博客https://qinzheng7575.github.io/

前言

在之前写的socket通信程序中，有一个服务器，一接收到消息就会回复一个ACK；有一个客户机，一直等待输入按下回车就可发送。这似乎已经很完美了，能够实现通信，但是，稍微想想它和我们日常使用的聊天程序QQ、微信之间的区别，就能够发现，哦，原来完全没法做到真正的“自由聊天”。

目标与关键技术

  • 编写两对简单的一对一聊天程序，分别为面向连接方式和无连接方式
  • 双方可以自由聊天，即随时都可以输入或显示对方的数据

要实现第二个，看起来很简单，其实需要引入全新的机制：多路复用机制

我们能不能不用非得等到对面回复了东西才能继续发?能不能在scanf阻塞等待输入的时候，我先接收对面的东西？要想避免线性流水线式的程序模型，就必须引入多路复用，而select机制，就是时分复用实现多路复用的形式。

select()

功能：检查多个套接字状态，将其放在对应的队列中，我们就可以根据不同的队列来进行操作了

意味着：每次只要是队列里的socket，就必定代表它发生了某种事情，导致了它在这个队列里面，那么我们接下来的操作肯定可以的

Linux一切皆文件

在Linux中，可以看到明显的编程风格区别，socket套接字不再是由SOCKET定义，而是int，其实就是因为，在操作系统看来一切都是文件，socket也不过是一个可以读、写等操作的文件描述符罢了。

同时，这也意味着，我们就可以直接把文件描述符0，1，2（标准输入、输出、错误），放到select()中，让输入文字也能够和接收socket消息并行了！

套接字队列

我们在select()中，需要填三个队列，分别为read_fds、write_fds、except_fds。对套接字队列的操作，有初始化，插入，删除，查找，遍历等。而select()实际生就是帮我们把各个socket文件描述符，放到其该存在的位置，比如处于accpet后的套接字，一旦对方send了东西，那么它就变得可读了，经过select()后也就被放在了read_fds队列中。

当然，我们还需要手动创建一个套接字管理队列：因为套接字可能被从套接字队列中删除，需要一个班级的花名册来记录，方便下次再放进套接字队列中。

非阻塞

select我们要开启非阻塞模式，否则它就会阻塞掉，使得没法输入文字了，并且需要设置超时时间，避免忙等消耗掉计算机资源。

代码解析

完整代码请看本人的Github https://github.com/Qinzheng7575

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#define STDIN 0//键盘输入文件描述符
struct socket_list {
	//套接字管理队列结构
	int MainSock;
	int num;
	int socket_array[256];
};
int main(){
	int s, sock;//int instead SOCKET in Linux
	struct sockaddr_in ser_addr, remote;
	unsigned int len;
	char buf[128];
	struct socket_list sock_list;//我们建立的socket管理列表
	fd_set readfds, writefds, exceptfds;//三种socket列表，对应读、写、意外
	int i;
	unsigned long arg;
	struct timeval timeout;
	int retval;//承接select、recv等函数的返回值
	s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//UDP
	ser_addr.sin_family = AF_INET;
	ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	ser_addr.sin_port = htons(0x1234);
	bind(s, (struct sockaddr*)&ser_addr, sizeof(ser_addr));
	remote.sin_family = AF_INET;
	remote.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);
	remote.sin_port = htons(0x4321);
	timeout.tv_sec = 2;
	timeout.tv_usec = 0;
	init_list(&sock_list);
	FD_ZERO(&readfds);
	FD_ZERO(&writefds);
	FD_ZERO(&exceptfds);
	arg = 1;
	int fd = STDIN;
	//ioctlsocket(sock_list.MainSock, FIONBIO, &arg);//开启非阻塞for win
	ioctl(s, FIONBIO, &arg);//开启非阻塞for linux
	ioctl(fd, FIONBIO, &arg);
	while (1) {
		//建立那三个状态队列
		FD_ZERO(&readfds);
		insert_list(s, &sock_list);//it's important!!
		make_fdlist(&sock_list, &readfds);
		make_fdlist(&sock_list, &writefds);
		make_fdlist(&sock_list, &exceptfds);
		FD_SET(fd, &readfds);
		retval = select(1024, &readfds, &writefds, &exceptfds, &timeout);
		//printf("%d\n",retval);
				//从套接字上的各种事件处理
				//注意此处应设计为不断从套接字管理队列中逐个取出sock的循环模式

		for (i = 0; i < 64; i++) {
			if (sock_list.socket_array[i] == 0)continue;
			sock = sock_list.socket_array[i];
			//printf("%d,%d\n",i,sock);
						//此时已经进入到套接字管理流程了，不需要再管新来的啥的了
			if (FD_ISSET(STDIN, &readfds)) {
				char in_buf[128];
				read(STDIN, in_buf, 127);
				len = sizeof(remote);
				int a;
				//a=sendto(s, "ACK", 3, 0, (sockaddr*)&remote, len);
				if (strlen(in_buf) > 0) {
					printf("have read from keyboard:%s\n", in_buf);
					a = sendto(s, in_buf, strlen(in_buf), 0, (sockaddr*)&remote, len);
					memset(in_buf, 0x00, sizeof(char) * 128);
					printf("send ok %d\n", a);
				}
			}

			if (FD_ISSET(sock, &readfds)) {
				//len = sizeof(sock);
				len = sizeof(remote);
				int postion = 0;
				postion = recvfrom(s, buf, 127, 0, (struct sockaddr*)&remote, &len);
				buf[postion] = '\0';
				if (strlen(buf) > 0) {
					printf("接收到：%s\n", buf);
					memset(buf, 0x00, sizeof(char) * 128);
					//sendto(s, "ACK", 3, 0, (sockaddr*)&remote, len);
				}
			}
			if (FD_ISSET(sock, &writefds)) {}
			if (FD_ISSET(sock, &exceptfds)) {}
		}
	}
	FD_ZERO(&readfds);
	FD_ZERO(&writefds);
	FD_ZERO(&exceptfds);
	close(s);
	return 0;
}

最后实现的，就是两个terminal能够自由的相对方发送数据，进行聊天！

通过测试界面我们可以看到，在一段打字的时候，并不会影响其接受数据，同时也能够任意发连续的文字，实现自由通信。