linux网络编程之socket(六):利用recv和readn函数实现readline函数

前面的文章中,我们为了避免粘包问题,实现了一个readn函数读取固定字节的数据。如果应用层协议的各字段长度固定,用readn来读是非常方便的。例如设计一种客户端上传文件的协议,规定前12字节表示文件名,超过12字节的文件名截断,不足12字节的文件名用'\0'补齐,从第13字节开始是文件内容,上传完所有文件内容后关闭连接,服务器可以先调用readn读12个字节,根据文件名创建文件,然后在一个循环中调用read读文件内容并存盘,循环结束的条件是read返回0。

字段长度固定的协议往往不够灵活,难以适应新的变化。前面讲过的TFTP协议的各字段是可变长的,以'\0'为分隔符,文件名可以任意长,再看blksize等几个选项字段,TFTP协议并没有规定从第m字节到第n字节是blksize的值,而是把选项的描述信息“blksize”与它的值“512”一起做成一个可变长的字段。

因此,常见的应用层协议都是带有可变长字段的,字段之间的分隔符用换行'\n'的比用'\0'的更常见,如HTTP协议。可变长字段的协议用readn来读就很不方便了,为此我们实现一个类似于fgets的readline函数。

首先来看一个跟read 相似的系统函数recv。

  #include <sys/types.h>  #include <sys/socket.h>  ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

recv函数与read函数类似,但只能读取套接字描述符,而不能是一般的文件描述符,且多了一个标志参数。

flags参数比较重要的有两个,一个是MSG_OOB,即读取带外数据时候的选项,tcp头部有一个紧急指针16位的值。另一个是MSG_PEEK,即从缓冲区返回数据但不清空缓冲区,这点与read是不同的。

下面使用封装后的recv函数实现readline函数:

/* recv()只能读写套接字,而不能是一般的文件描述符 */
ssize_t recv_peek(int sockfd, void *buf, size_t len)
{
    while (1)
    {

        int ret = recv(sockfd, buf, len, MSG_PEEK); // 设置标志位后读取后不清除缓冲区
        if (ret == -1 && errno == EINTR)
            continue;
        return ret;
    }
}

/* 读到'\n'就返回,加上'\n' 一行最多为maxline个字符 */
ssize_t readline(int sockfd, void *buf, size_t maxline)
{
    int ret;
    int nread;
    char *bufp = buf;
    int nleft = maxline;
    int count = 0;

    while (1)
    {
        ret = recv_peek(sockfd, bufp, nleft);
        if (ret < 0)
            return ret; // 返回小于0表示失败
        else if (ret == 0)
            return ret; //返回0表示对方关闭连接了

        nread = ret;
        int i;
        for (i = 0; i < nread; i++)
        {
            if (bufp[i] == '\n')
            {
                ret = readn(sockfd, bufp, i + 1);
                if (ret != i + 1)
                    exit(EXIT_FAILURE);
                
                return ret + count;
            }
        }
        if (nread > nleft)
            exit(EXIT_FAILURE);
        nleft -= nread;
        ret = readn(sockfd, bufp, nread);
        if (ret != nread)
            exit(EXIT_FAILURE);

        bufp += nread;
        count += nread;
    }

    return -1;

在readline函数中,我们先用recv_peek”偷窥“ 一下现在缓冲区有多少个字符并读取到bufp,然后查看是否存在换行符'\n'。如果存在,则使用readn连通换行符一起读取(清空缓冲区);如果不存在,也清空一下缓冲区, 且移动bufp的位置,回到while循环开头,再次窥看。注意,当我们调用readn读取数据时,那部分缓冲区是会被清空的,因为readn调用了read函数。还需注意一点是,如果第二次才读取到了'\n',则先用count保存了第一次读取的字符个数,然后返回的ret需加上原先的数据大小。

使用 readline函数也可以认为是解决粘包问题的一个办法,即以'\n'为结尾当作一条消息。对于服务器端来说可以在前面的fork程序的基础上把do_service函数更改如下:

void do_echoser(int conn)
{
    char recvbuf[1024];
    while (1)
    {
        memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
        int ret = readline(conn, recvbuf, 1024);
        if (ret == -1)
            ERR_EXIT("readline error");
        else if (ret  == 0)   //客户端关闭
        {
            printf("client close\n");
            break;
        }

        fputs(recvbuf, stdout);
        writen(conn, recvbuf, strlen(recvbuf));
    }
}

客户端的更改也是类似的,不再赘述,测试输出也是正常的。

参考:

《Linux C 编程一站式学习》

《TCP/IP详解 卷一》

《UNP》

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