linux socket的多线程编成来实现多个客户端的连接

来源：互联网发布：cnc编程软件powermill 编辑：程序博客网时间：2024/06/05 12:00

在socket的网络编程中常常采用多线程的方法来进行与多个客户端的通信，使服务器与多个客户端的通信并发、并行地进行。相比于多进程，多线程的好处是共用一块内存空间，下面我们来看一个简单的例子,就是多个客户端将字符串发送给服务器，服务器再将字符串反转后回复给客户端
服务器 server.c

    #include <stdio.h>       #include <string.h>             #include <strings.h>      #include <stdlib.h>           #include <unistd.h>              #include <sys/types.h>     #include <sys/socket.h>     #include <netinet/in.h>     #include <arpa/inet.h>    #include<pthread.h>    #define PORT 1234     #define BACKLOG 1 void *start_routine( void *ptr) {    int fd = *(int *)ptr;    char buf[100];        int numbytes;    int i,c=0;    printf("this is a new thread,you got connected\n");    printf("fd=%d\n",fd);    if ((numbytes=recv(fd,buf,100,0)) == -1){     printf("recv() error\n");     exit(1);     }     char str[numbytes];    char buffer[numbytes];    //将收到的字符串反转    for(c=0;c<(numbytes-1);c++)    {    buffer[c]=buf[c];    }        printf("receive message:%s\n",buf);    printf("numbytes=%d\n",numbytes);    for(i=0;i<numbytes;i++)    {        str[i]=buf[numbytes-1-i];    }    printf("server will send:%s\n",str);    numbytes=send(fd,str,sizeof(str),0);     printf("send numbytes=%d\n",numbytes);    close(fd);}int  main()  {     int listenfd, connectfd;        struct sockaddr_in server;     struct sockaddr_in client;          int sin_size;     sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);     pthread_t thread; //定义一个线程号    if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)     {           perror("Creating socket failed.");        exit(1);    }    int opt = SO_REUSEADDR;    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));    bzero(&server,sizeof(server));      server.sin_family=AF_INET;     server.sin_port=htons(PORT);     server.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);     // 绑定    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {     perror("Bind error.");    exit(1);     }       // 监听     if(listen(listenfd,BACKLOG) == -1){  /* calls listen() */     perror("listen() error\n");     exit(1);     }     while(1)    {        // accept         if ((connectfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&sin_size))==-1) {        perror("accept() error\n");         exit(1);         }        printf("You got a connection from %s\n",inet_ntoa(client.sin_addr) );         pthread_create(&thread,NULL,start_routine,(void *)&connectfd);    }    close(listenfd);}

客户端 client.c

    #include <stdio.h>     #include <unistd.h>    #include <strings.h>    #include<string.h>    #include <sys/types.h>     #include <sys/socket.h>     #include <stdlib.h>    #include <netinet/in.h>     #include <netdb.h>            #define PORT 1234       #define MAXDATASIZE 100      char receiveM[100];        char sendM[100];     int main(int argc, char *argv[])  {     int fd, numbytes;        struct hostent *he;           struct sockaddr_in server;      //检查用户输入，如果用户输入不正确，提示用户正确的输入方法    if (argc !=2) {         printf("Usage: %s <IP Address>\n",argv[0]);     exit(1);     }     // 通过函数 gethostbyname()获得字符串形式的ip地址，并赋给he    if ((he=gethostbyname(argv[1]))==NULL){      printf("gethostbyname() error\n");     exit(1);     }     // 产生套接字fd    if ((fd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))==-1){     printf("socket() error\n");     exit(1);     }     bzero(&server,sizeof(server));    server.sin_family = AF_INET;     server.sin_port = htons(PORT);     server.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);      if(connect(fd, (struct sockaddr *)&server,sizeof(struct sockaddr))==-1){      printf("connect() error\n");     exit(1);     }     // 向服务器发送数据    printf("send message to server:");        fgets(sendM,100,stdin);    int send_le;        send_le=strlen(sendM);    sendM[send_le-1]='\0';        send(fd,sendM,strlen(sendM),0);     // 从服务器接收数据    if ((numbytes=recv(fd,receiveM,MAXDATASIZE,0)) == -1){     printf("recv() error\n");     exit(1);     }         printf("receive message from server:%s\n",receiveM);    close(fd);  }

运行结果如图，这里以本机中开三个终端当作三个客户端：这里写图片描述

这里写图片描述
从运行结果来看，每一个客户端都分配给了一个fd值，即每一个客户端的线程都有各自的socket连接套接字。
在服务器程序中，我们可以看到，主程序中仅定义了一个线程标识符，而且仅创建了一个线程，这样就可以进行多个客户端的连接。个人理解：由于 socket的accept在while循环中，所以每有一个客户端请求连接服务器，都会生成一个新的连接套接字connectfd，而多个客户端连接上服务器后，共享一个线程的内存，各个客户端的线程之间并不是真正的并发、并行，而是线程的转换速度非常快，不断在多个客户端之间切换，（类比数码管的动态显示）。这样以来，就可以看做多个线程并行地和服务器进行通信。
所以说，在创建线程的函数pthread_create(&thread,NULL,start_routine,(void *)&connectfd) 中，我们要传递的参数只有socket的连接套接字connectfd就够了，因为数据的发送和接收函数recv/send只需要连接套接字connectfd，当然，也可以直接将客户端的地址结构体struct sockaddr_in client传递给线程，因为该结构体里面还包含着协议族、ip地址、端口号等其他信息。要实现这个，服务器的程序可以仿照下面的程序：

    #include <stdio.h>              #include <strings.h>    #include<string.h>     #include <stdlib.h>            #include <unistd.h>              #include <sys/types.h>     #include <sys/socket.h>     #include <netinet/in.h>     #include <arpa/inet.h>    #include<pthread.h>    #define PORT 1234     #define BACKLOG 1  //  队列数，即可以排队的最大连接数    void *start_routine(void *arg); // 函数声明// 定义一个ARG结构体，每一个线程都会定义一个ARG结构体，相当于一块内存struct ARG {    struct sockaddr_in client;        int connfd; } ;    void *start_routine(void *arg){    struct ARG *info;    info=(struct ARG *)arg;     int fd =(*info).connfd;    send(fd,"Welcome to my server.\n",22,0);     printf("this is a new thread\n"); // 发现了一个很奇怪的现象：线程中printf不加换行符\n就打印不出信息    close(fd);    free(arg);}int  main()  {     int listenfd, connectfd;        struct sockaddr_in server;     struct sockaddr_in client;          int sin_size;     sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);     struct ARG *arg; //事实证明：ARG结构体放主函数里和放全局变量里并没有区别    pthread_t thread; //定义一个线程号    if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)     {           perror("Creating socket failed.");        exit(1);    }    int opt = SO_REUSEADDR;    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));    bzero(&server,sizeof(server));      server.sin_family=AF_INET;     server.sin_port=htons(PORT);     server.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);     // 绑定    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {     perror("Bind error.");    exit(1);     }       // 监听     if(listen(listenfd,BACKLOG) == -1){  /* calls listen() */     perror("listen() error\n");     exit(1);     }     while(1)    {        // accept         if ((connectfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&client,&sin_size))==-1) {        perror("accept() error\n");         exit(1);         }        //printf("You got a connection from %s\n",inet_ntoa(client.sin_addr) );         arg=malloc(sizeof(struct ARG));        arg->connfd=connectfd; // 连接描述符        //这里注意：一定要指明结构体内部变量的指针！！！        //不能直接指明结构体本身的指针        memcpy((void *)&arg->client,&client,sizeof(client));        pthread_create(&thread,NULL,start_routine,(void*)arg);    }    close(listenfd);}

我们可以看，定义了一个结构体并分配一块内存，结构体里面包含连接套接字connectfd和户端的地址结构体struct sockaddr_in client，然后再用内存拷贝函数memcpy将各种信息拷贝至该结构体的对应地址处，用这种方法来传递给线程各个客户端的信息。

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