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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。
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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 elseif(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 }elseif(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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