网络编程——分离I/O流

参考

1. 《TCP/IP网络编程》 尹圣雨

分离I/O流

两种I/O流分离

第一种是TCP I/O过程分离。这种方法通过调用fork函数复制出1个文件描述符&＃xff0c;以区分输入和输出中使用的文件描述符。虽然文件描述符本身不会根据输入和输出进行区分&＃xff0c;但分开了2个文件描述符的用途&＃xff0c;因此也属于流的分离。

第二种是使用标准I/O函数时&＃xff0c;通过2次fdopen函数的调用&＃xff0c;创建读模式FILE指针和写模式FILE指针&＃xff0c;分离了输入工具和输出工具&＃xff0c;也可以视为流的分离。

分离流的好处

第一种分离流的方式的好处&＃xff1a;

1. 通过分开输入过程&＃xff08;代码&＃xff09;和输出过程降低实现难度
2. 与输入无关的输出操作可以提高速度

第二种分离流的方式的好处&＃xff1a;

1. 为了将FILE指针按读模式和写模式区分
2. 可以通过区分读写模式降低实现难度
3. 通过区分I/O缓冲提高缓冲性能

分离流带来的EOF问题

第一种分离流的方式没有问题&＃xff0c;但是第二种分离流的方式有问题。

虽然表面上看可以针对输出模式的FILE指针调用fclose函数&＃xff0c;向对方传递EOF&＃xff0c;编程可以接收数据但无法发送数据的半关闭状态&＃xff0c;但实际上&＃xff0c;fclose(writefp)完全终止了套接字&＃xff0c;而不是半关闭。

终止流时无法半关闭的原因&＃xff1a;读模式FILE指针和写模式FILE指针都是基于同一文件描述符创建的。因此&＃xff0c;针对任意一个FILE指针调用fclose函数时都会关闭文件描述符&＃xff0c;也就终止套接字。

文件描述符的复制和半关闭

为了实现可以输入但无法输出的半关闭状态&＃xff0c;创建FILE指针前先复制文件描述符即可。然后&＃xff0c;利用各自的文件描述符生成读模式FILE指针和写模式FILE指针。因为&＃xff0c;销毁所有文件描述符后才能销毁套接字。即针对写模式FILE指针调用fclose函数&＃xff0c;只能销毁与该FILE指针相关的文件描述符&＃xff0c;无法销毁套接字。

但实际上&＃xff0c;剩余的与读模式FILE指针相关的文件描述符还是可以同时进行I/O&＃xff0c;因此&＃xff0c;仅仅如此还不能实现半关闭。还需要使用shutdown函数。

复制文件描述符

与fork函数不同&＃xff0c;调用fork函数将复制整个进程&＃xff0c;因此同一进程内不能同时有原件和副本。如果在同一进程内完成文件描述符的复制&＃xff0c;需要dup或dup2函数。

#include int dup(int fildes);
int dup2(int fildes, int fildes2);


成功时返回复制的文件描述符&＃xff0c;失败时返回-1。其中&＃xff0c;fildes为需要复制的文件描述符&＃xff0c;fildes为明确指定的文件描述符整数值。dup2函数明确指定复制的文件描述符整数值&＃xff0c;向其传递大于0且小于进程能生成的最大文件描述符值时&＃xff0c;该值将成为复制出的文件描述符值。

复制文件描述符后进行流的分类

我们的目标是&＃xff0c;通过服务器端的半关闭状态接收客户端最后发送的字符串。为了完成这样任务&＃xff0c;服务器端需要同时发送EOF。

需要注意的是&＃xff0c;无论复制出了多少文件描述符&＃xff0c;均应调用shutdown函数发送EOF并进入半关闭状态&＃xff0c;因此代码中shutdown(fileno(writefp), SHUT_WR);实现了服务器的半关闭状态&＃xff0c;并向客户端发送EOF

#include
#include
#include
#include
#include
#include #define BUF_SIZE 1024int main(int argc, char* argv[])
{int serv_sock, clnt_sock;FILE* readfp;FILE* writefp;struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;socklen_t clnt_adr_sz;char buf[BUF_SIZE] &＃61; {0,};serv_sock &＃61; socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family &＃61; AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr &＃61; htonl(INADDR_ANY);serv_adr.sin_port &＃61; htons(atol(argv[1]));bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr));listen(serv_sock, 5);clnt_adr_sz &＃61; sizeof(clnt_adr);clnt_sock &＃61; accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);readfp &＃61; fdopen(clnt_sock, "r");writefp &＃61; fdopen(dup(clnt_sock), "w"); // 利用dup函数的返回值生成FILE指针fputs("FROM SERVER: Hi~ client? \n", writefp);fputs("I love all of the world \n", writefp);fputs("You are awesome! \n", writefp);fflush(writefp);shutdown(fileno(writefp), SHUT_WR); // 针对fileno函数返回的文件描述符调用shutdown函数fclose(writefp);fgets(buf, sizeof(buf), readfp);fputs(buf, stdout);fclose(readfp);return 0;
}