Linux下C语言多线程,网络通信简单聊天程序

简介: 原文:Linux下C语言多线程,网络通信简单聊天程序 功能描述:程序应用多线程技术,可是实现1对N进行网络通信聊天。但至今没想出合适的退出机制,除了用Ctr+C。出于演示目的,这里采用UNIX域协议(文件系统套接字),程序分为客户端和服务端。

原文:Linux下C语言多线程,网络通信简单聊天程序

功能描述:程序应用多线程技术,可是实现1对N进行网络通信聊天。但至今没想出合适的退出机制,除了用Ctr+C。出于演示目的,这里采用UNIX域协议(文件系统套接字),程序分为客户端和服务端。应用select函数来实现异步的读写操作。

     先说一下服务端:首先先创建套接字,然后绑定,接下进入一个无限循环,用accept函数,接受“连接”请求,然后调用创建线程函数,创造新的线程,进入下一个循环。这样每当有一个新的“连接”被接受都会创建一个新的线程,实现1对N的网络通信。在服务端程序中线程中用一个buffer读写,为了避免错误,这时就要给关键代码加上互斥锁work_mutex,具体见代码。

服务器代码
  #include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>
  #include<string.h>
  #include<pthread.h>
  #include<sys/socket.h>
  #include<sys/un.h>
  #include<unistd.h>
  #include<semaphore.h> //这里没有用二进制信号量可以删掉

   char buffer[1024]; //读写用的区域
  sem_t bin_sem;    //没用到的二进制信号量,可以删掉
  void *pthread_function(void *arg); //线程入口函数声明
  pthread_mutex_t work_mutex; //声明互斥锁

  int main(){
      int result;  //整数变量用来储存调用函数的返回值
      struct sockaddr_un server_address, client_address;  //UNIX域的套接字,server_address用于服务端的监听,client_address用于客户端连接后的套接字
      int client_len; //连接后,accept函数会把客户端的地址的长度储存在这
      int server_socketfd, client_socketfd;//服务端和客户端的套接字文件描述符
      pthread_t a_thread; //线程ID标志
      pthread_attr_t thread_attr; //线程的属性,后面可以看的,被我注释掉了,没用到,可以删掉。

      result = sem_init(&bin_sem, 0, 1); //初始化二进制信号量,因为用了互斥锁,所以没用到,可以删掉
      if(result != 0){
          perror("sem_init");
          exit(EXIT_FAILURE);
      }

      result = pthread_mutex_init(&work_mutex, NULL);//初始化互斥锁
      if(result != 0){
          perror("pthread_mutex_init");
          exit(EXIT_FAILURE);
      }

      server_socketfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);//创建套接字,用TCP连接方式,出于演示目的只用UNIX域套接字。

      server_address.sun_family = AF_UNIX;
      strcpy(server_address.sun_path, "server_socket");

      unlink("server_socket"); //在绑定之前,把以前存在当前目录下的套接字删除

      result = bind(server_socketfd, (struct sockaddr*)&server_address, sizeof(server_address)); //绑定
      if(result != 0){
          perror("bind");
          exit(EXIT_FAILURE);
      }

      result = listen(server_socketfd, 5);//监听,最多允许5个连接请求
      if(result != 0){
          perror("listen");
          exit(EXIT_FAILURE);
      }

      client_len = sizeof(client_address);
      while(1){    //开始进入无限循环
  /*        printf("If you want to quit, please enter 'quit'\n");
          printf("Do you want to accept a connectiong\n");
          memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
          fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
          if((strncmp("quit", buffer, 4))==0) break; */

          client_socketfd = accept(server_socketfd, (struct sockaddr*)&client_address, &client_len); //接受一个连接请求

  /*        result = pthread_attr_init(&thread_attr);
          if(result != 0){
              perror("pthread_attr_init");
              exit(EXIT_FAILURE);
          }
          result = pthread_attr_setdetachstate(&thread_attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
          if(result != 0){
              perror("pthread_attr_setdetachstate");
              exit(EXIT_FAILURE);
          } */
          result = pthread_create(&a_thread, NULL, pthread_function, (void *)client_socketfd); //成功接受一个请求后,就会创建一个线程,然后主线程又进入accept函数,如果此时没有连接请求,那么主线程会阻塞
          if(result != 0){
              perror("pthread_create");
              exit(EXIT_FAILURE);
          }

      }
  }

  void *pthread_function(void *arg){  //线程入口函数,每调用一次pthread_create,都会创建一个新的线程
      int fd = (int) arg; //把函数参数,即连接成功后的套接字,赋给fd.
      int result;
      fd_set read_fds;  //文件描述符集合,用于select函数
      int max_fds;    //文件描述符集合的最大数

      printf("%d id has connected!!\n", fd);
      while (1){

          FD_ZERO(&read_fds);//清空集合
          FD_SET(0, &read_fds);//将标准输入放入监听的文件描述符集合, 这个用于读取标准输入,即键盘的输入
          FD_SET(fd, &read_fds);//将连接后的客户文件描述符放入监听的文件描述符集合, 这个用于向客户端读取数据
          max_fds = fd + 1;

  //        sem_wait(&bin_sem);
          pthread_mutex_lock(&work_mutex);  //对关键区域上锁
          printf("%d has get the lock\n", fd);
          result = select(max_fds, &read_fds, (fd_set *)NULL, (fd_set *)NULL, (struct timeval*)NULL); //开始监听那些文件描述符出于可读状态
          if(result < 1){
              printf("select");
          }
          if(FD_ISSET(0, &read_fds)){ //如果标准输入处于可读状态,说明键盘有所输入,将输入的数据存放在buffer中,然后向客户端写回,如果输入“quit”将会退出一个聊天线程
              memset(buffer, '\0', sizeof(buffer)); //保险起见,清零
              fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
              if((strncmp("quit", buffer, 4))==0){
                  printf("You have terminaled the chat\n");
              //    sem_post(&bin_sem);
                  pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
                  break;
              }
              else{
                  result=write(fd, buffer, sizeof(buffer));
                  if(result==-1){
                      perror("write");
                      exit(EXIT_FAILURE);
                  }
              }
          }
          if(FD_ISSET(fd, &read_fds)){  //如果客户套接字符可读,那么读取存放在buffer中,然后显示出来,如果对方中断聊天,那么result==0
              memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
              result = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
              if(result == -1){
                  perror("read");
                  exit(EXIT_FAILURE);
              }
              else if(result == 0){
                  printf("The other side has terminal the chat\n");
              //    sem_post(&bin_sem);
                  pthread_mutex_unlock(&work_mutex);
                  break;
              }
              else{
                  printf("receive message: %s", buffer);
              }
          }
          pthread_mutex_unlock(&work_mutex); //解锁
          sleep (1); //如果没有这一行,当前线程会一直占据buffer.让当前线程暂停一秒可以实现1对N的功能。
  //        sem_post(&bin_sem);
  //        sleep (1);
      }
  //    printf("I am here\n");
      close(fd);
      pthread_exit(NULL);

  }

 

1 #include < stdio.h >
2 #include < stdlib.h >
3 #include < string .h >
4 #include < pthread.h >
5 #include < sys / socket.h >
6 #include < sys / un.h >
7 #include < unistd.h >
8 #include < semaphore.h > // 这里没有用二进制信号量可以删掉
9  
10   char buffer[ 1024 ]; // 读写用的区域
11 sem_t bin_sem; // 没用到的二进制信号量,可以删掉
12 void * pthread_function( void * arg); // 线程入口函数声明
13 pthread_mutex_t work_mutex; // 声明互斥锁
14
15 int main(){
16 int result; // 整数变量用来储存调用函数的返回值
17 struct sockaddr_un server_address, client_address; // UNIX域的套接字,server_address用于服务端的监听,client_address用于客户端连接后的套接字
18 int client_len; // 连接后,accept函数会把客户端的地址的长度储存在这
19 int server_socketfd, client_socketfd; // 服务端和客户端的套接字文件描述符
20 pthread_t a_thread; // 线程ID标志
21 pthread_attr_t thread_attr; // 线程的属性,后面可以看的,被我注释掉了,没用到,可以删掉。
22
23 result = sem_init( & bin_sem, 0 , 1 ); // 初始化二进制信号量,因为用了互斥锁,所以没用到,可以删掉
24 if (result != 0 ){
25 perror( " sem_init " );
26 exit(EXIT_FAILURE);
27 }
28
29 result = pthread_mutex_init( & work_mutex, NULL); // 初始化互斥锁
30 if (result != 0 ){
31 perror( " pthread_mutex_init " );
32 exit(EXIT_FAILURE);
33 }
34
35 server_socketfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0 ); // 创建套接字,用TCP连接方式,出于演示目的只用UNIX域套接字。
36
37 server_address.sun_family = AF_UNIX;
38 strcpy(server_address.sun_path, " server_socket " );
39
40 unlink( " server_socket " ); // 在绑定之前,把以前存在当前目录下的套接字删除
41
42 result = bind(server_socketfd, ( struct sockaddr * ) & server_address, sizeof (server_address)); // 绑定
43 if (result != 0 ){
44 perror( " bind " );
45 exit(EXIT_FAILURE);
46 }
47
48 result = listen(server_socketfd, 5 ); // 监听,最多允许5个连接请求
49 if (result != 0 ){
50 perror( " listen " );
51 exit(EXIT_FAILURE);
52 }
53
54 client_len = sizeof (client_address);
55 while ( 1 ){ // 开始进入无限循环
56 /* printf("If you want to quit, please enter 'quit'\n");
57 printf("Do you want to accept a connectiong\n");
58 memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
59 fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
60 if((strncmp("quit", buffer, 4))==0) break; */
61
62 client_socketfd = accept(server_socketfd, ( struct sockaddr * ) & client_address, & client_len); // 接受一个连接请求
63
64 /* result = pthread_attr_init(&thread_attr);
65 if(result != 0){
66 perror("pthread_attr_init");
67 exit(EXIT_FAILURE);
68 }
69 result = pthread_attr_setdetachstate(&thread_attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
70 if(result != 0){
71 perror("pthread_attr_setdetachstate");
72 exit(EXIT_FAILURE);
73 } */
74 result = pthread_create( & a_thread, NULL, pthread_function, ( void * )client_socketfd); // 成功接受一个请求后,就会创建一个线程,然后主线程又进入accept函数,如果此时没有连接请求,那么主线程会阻塞
75 if (result != 0 ){
76 perror( " pthread_create " );
77 exit(EXIT_FAILURE);
78 }
79
80 }
81 }
82
83 void * pthread_function( void * arg){ // 线程入口函数,每调用一次pthread_create,都会创建一个新的线程
84 int fd = ( int ) arg; // 把函数参数,即连接成功后的套接字,赋给fd.
85 int result;
86 fd_set read_fds; // 文件描述符集合,用于select函数
87 int max_fds; // 文件描述符集合的最大数
88
89 printf( " %d id has connected!!\n " , fd);
90 while ( 1 ){
91
92 FD_ZERO( & read_fds); // 清空集合
93 FD_SET( 0 , & read_fds); // 将标准输入放入监听的文件描述符集合, 这个用于读取标准输入,即键盘的输入
94 FD_SET(fd, & read_fds); // 将连接后的客户文件描述符放入监听的文件描述符集合, 这个用于向客户端读取数据
95 max_fds = fd + 1 ;
96
97 // sem_wait(&bin_sem);
98 pthread_mutex_lock( & work_mutex); // 对关键区域上锁
99 printf( " %d has get the lock\n " , fd);
100 result = select(max_fds, & read_fds, (fd_set * )NULL, (fd_set * )NULL, ( struct timeval * )NULL); // 开始监听那些文件描述符出于可读状态
101 if (result < 1 ){
102 printf( " select " );
103 }
104 if (FD_ISSET( 0 , & read_fds)){ // 如果标准输入处于可读状态,说明键盘有所输入,将输入的数据存放在buffer中,然后向客户端写回,如果输入“quit”将会退出一个聊天线程
105 memset(buffer, ' \0 ' , sizeof (buffer)); // 保险起见,清零
106 fgets(buffer, sizeof (buffer), stdin);
107 if ((strncmp( " quit " , buffer, 4 )) == 0 ){
108 printf( " You have terminaled the chat\n " );
109 // sem_post(&bin_sem);
110 pthread_mutex_unlock( & work_mutex);
111 break ;
112 }
113 else {
114 result = write(fd, buffer, sizeof (buffer));
115 if (result ==- 1 ){
116 perror( " write " );
117 exit(EXIT_FAILURE);
118 }
119 }
120 }
121 if (FD_ISSET(fd, & read_fds)){ // 如果客户套接字符可读,那么读取存放在buffer中,然后显示出来,如果对方中断聊天,那么result==0
122 memset(buffer, ' \0 ' , sizeof (buffer));
123 result = read(fd, buffer, sizeof (buffer));
124 if (result == - 1 ){
125 perror( " read " );
126 exit(EXIT_FAILURE);
127 }
128 else if (result == 0 ){
129 printf( " The other side has terminal the chat\n " );
130 // sem_post(&bin_sem);
131 pthread_mutex_unlock( & work_mutex);
132 break ;
133 }
134 else {
135 printf( " receive message: %s " , buffer);
136 }
137 }
138 pthread_mutex_unlock( & work_mutex); // 解锁
139 sleep ( 1 ); // 如果没有这一行,当前线程会一直占据buffer.让当前线程暂停一秒可以实现1对N的功能。
140 // sem_post(&bin_sem);
141 // sleep (1);
142 }
143 // printf("I am here\n");
144 close(fd);
145 pthread_exit(NULL);
146
147 }
148

读者可以对比一下http://blog.csdn.net/hwz119/archive/2007/03/19/1534233.aspx

读者可以发现,链接网络中的程序需要结束当前一个聊天才能进行下一个聊天,而这个服务端可以同时对N个人进行聊天,尽管有些bug(如果客户端对方回复太快太频繁,服务端的锁就会切换来切换去,无法回复到正确的客户端)。

客户端跟服务端很像,但比较简单。这里面就不注释了。这两个程序我都运行过。。。没什么基本大的问题。。但是功能很不完善。。。还需改进。。。。。

客户端代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/un.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/time.h>

int main()
{
    int result;
    int socketfd;
    int len;
    struct sockaddr_un address;
    fd_set read_fds, test_fds;
    int fd;
    int max_fds;
    char buffer[1024];

    socketfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);

    address.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(address.sun_path, "server_socket");
    len = sizeof(address);

    result = connect(socketfd, (struct sockaddr*)&address, len);
    if(result == -1)
    {
        perror("connect");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_SET(0, &read_fds);
    FD_SET(socketfd, &read_fds);
    max_fds = socketfd +1;

    printf("Chat now!!\n");

    while(1)
    {
        test_fds = read_fds;
        result = select(max_fds, &test_fds, (fd_set *)NULL, (fd_set *)NULL, (struct timeval*)NULL);
        if(result < 1)
        {
            perror("select");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        if(FD_ISSET(0, &test_fds))
        {
            memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
            //    printf("send:");
            fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
            if((strncmp("quit", buffer, 4))== 0)
            {
                printf("\nYou are going to quit\n");
                break;
            }
            result = write(socketfd, buffer, sizeof(buffer));
            if(result == -1)
            {
                perror("write");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
        }
        if(FD_ISSET(socketfd, &test_fds))
        {
            memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
            result = read(socketfd, buffer, sizeof(buffer));
            if(result == -1)
            {
                perror("read");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
            else if(result == 0)
            {
                printf("The other side has termianl chat!\n");
                break;
            }
            else
            {
                printf("recieve: %s", buffer);
            }
        }
    }
    close(socketfd);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

 

1 #include < stdio.h >
2 #include < stdlib.h >
3 #include < sys / socket.h >
4 #include < sys / un.h >
5 #include < string .h >
6 #include < sys / types.h >
7 #include < sys / time.h >
8
9 int main(){
10 int result;
11 int socketfd;
12 int len;
13 struct sockaddr_un address;
14 fd_set read_fds, test_fds;
15 int fd;
16 int max_fds;
17 char buffer[ 1024 ];
18
19 socketfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0 );
20
21 address.sun_family = AF_UNIX;
22 strcpy(address.sun_path, " server_socket " );
23 len = sizeof (address);
24
25 result = connect(socketfd, ( struct sockaddr * ) & address, len);
26 if (result == - 1 ){
27 perror( " connect " );
28 exit(EXIT_FAILURE);
29 }
30
31 FD_ZERO( & read_fds);
32 FD_SET( 0 , & read_fds);
33 FD_SET(socketfd, & read_fds);
34 max_fds = socketfd + 1 ;
35
36 printf( " Chat now!!\n " );
37
38 while ( 1 ){
39 test_fds = read_fds;
40 result = select(max_fds, & test_fds, (fd_set * )NULL, (fd_set * )NULL, ( struct timeval * )NULL);
41 if (result < 1 ){
42 perror( " select " );
43 exit(EXIT_FAILURE);
44 }
45
46 if (FD_ISSET( 0 , & test_fds)){
47 memset(buffer, ' \0 ' , sizeof (buffer));
48 // printf("send:");
49 fgets(buffer, sizeof (buffer), stdin);
50 if ((strncmp( " quit " , buffer, 4 )) == 0 ){
51 printf( " \nYou are going to quit\n " );
52 break ;
53 }
54 result = write(socketfd, buffer, sizeof (buffer));
55 if (result == - 1 ){
56 perror( " write " );
57 exit(EXIT_FAILURE);
58 }
59 }
60 if (FD_ISSET(socketfd, & test_fds)){
61 memset(buffer, ' \0 ' , sizeof (buffer));
62 result = read(socketfd, buffer, sizeof (buffer));
63 if (result == - 1 ){
64 perror( " read " );
65 exit(EXIT_FAILURE);
66 } else if (result == 0 ){
67 printf( " The other side has termianl chat!\n " );
68 break ;
69 } else {
70 printf( " recieve: %s " , buffer);
71 }
72 }
73 }
74 close(socketfd);
75 exit(EXIT_SUCCESS);
76 }
77
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Linux网络名称空间概述
Linux网络名称空间是操作系统级别的一种虚拟化技术🔄,它允许创建隔离的网络环境🌐,使得每个环境拥有自己独立的网络资源,如IP地址📍、路由表🗺️、防火墙规则🔥等。这种技术是Linux内核功能的一部分,为不同的用户空间进程提供了一种创建和使用独立网络协议栈的方式。本文旨在全方面、多维度解释Linux网络名称空间的概念、必要性和作用。
Linux网络名称空间概述
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23天前
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Linux C++
LInux下Posix的传统线程示例
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Linux
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存储 算法 Linux
【实战项目】网络编程:在Linux环境下基于opencv和socket的人脸识别系统--C++实现
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4天前
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机器学习/深度学习 缓存 监控
linux查看CPU、内存、网络、磁盘IO命令
`Linux`系统中,使用`top`命令查看CPU状态,要查看CPU详细信息,可利用`cat /proc/cpuinfo`相关命令。`free`命令用于查看内存使用情况。网络相关命令包括`ifconfig`(查看网卡状态)、`ifdown/ifup`(禁用/启用网卡)、`netstat`(列出网络连接,如`-tuln`组合)以及`nslookup`、`ping`、`telnet`、`traceroute`等。磁盘IO方面,`iostat`(如`-k -p ALL`)显示磁盘IO统计,`iotop`(如`-o -d 1`)则用于查看磁盘IO瓶颈。
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16天前
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网络协议 Linux
在Linux中,管理和配置网络接口
在Linux中管理网络接口涉及多个命令,如`ifconfig`(在新版本中被`ip`取代)、`ip`(用于网络设备配置)、`nmcli`(NetworkManager的CLI工具)、`nmtui`(文本界面配置)、`route/ip route`(处理路由表)、`netstat/ss`(显示网络状态)和`hostnamectl/systemctl`(主机名和服务管理)。这些命令帮助用户启动接口、设置IP地址、查看连接和路由信息。不同发行版可能有差异,建议参考相应文档。
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2天前
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网络协议 Linux Shell
【linux网络(一)】初识网络, 理解四层网络模型
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安全 Ubuntu Linux
Linux 网络操作命令Telnet
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