《TCP/IP 网络编程》第 13 章——多种 I/O 函数（学习笔记）-优快云博客

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第 13 章多种 I/O 函数

13.1 send & recv 函数

13.1.1 Linux 中的 send & recv

send 函数

#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags);
/*
成功时返回发送的字节数，失败时返回-1
sockfd：表示与数据传输对象的连接的套接字和文件描述符
buf：保存待传输数据的缓冲地址值
nbytes：待传输的字节数
flags：传输数据时指定的可选项信息
*/

recv 函数

#include <sys/socket.h>
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);
/*
成功时返回接收的字节数（收到 EOF 时返回 0），失败时返回-1
sockfd：表示数据接收对象的连接的套接字文件描述符
buf：保存接收数据的缓冲地址值
nbytes：可接收的最大字节数
flags：接收数据时指定的可选项信息
*/

send 函数和 recv 函数的最后一个参数是收发数据时的可选项。该可选项可利用位或（bit OR）运算（| 运算符）同时传递多个信息。详见下表。

可选项（Option）	含义	send	recv
MSG_OOB	用于传输带外数据（Out-of-band data）	o	o
MSG_PEEK	验证输入缓冲中是否存在接收的数据		o
MSG_DONTROUTE	数据传输过程中不参照路由（Routing）表，在本地（Local）网络中寻找目的地	o
MSG_DONTWAIT	调用 I/O 函数时不阻塞，用于使用非阻塞（Non-blocking）I/O	o	o
MSG_WAITALL	防止函数返回，直到接收到全部请求的字节数		o

13.1.2 MSG_OOB：发送紧急消息

MSG_OOB 可选项用于发送『带外数据』紧急消息，会创建特殊发送方法和通道以发送紧急消息。

下列示例将通过 MSG_OOB 可选项收发数据。代码参考 oob_send.c 和 oob_recv.c 文件。

运行结果

# oob_send.c 发送端
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ gcc oob_send.c -o send.exe
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ ./send.exe 127.0.0.1 9190

# oob_recv.c 接收端
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ gcc oob_recv.c -o recv.exe
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ ./recv.exe 9190
123
Urgent message: 4 
567
Urgent message: 0 
89

运行结果不加 sleep，本机每次都一行输出完成。应该存在多行情况如书上的例子。

MSG_OOB 可选项传递数据时不会加快数据传输速度，而且只能读取 1 个字节。TCP 不提供真正意义上的带外数据。

fcntl(recv_sock, F_SETOWN, getpid());

这句语句意思是，将文件描述符 recv_sock 指向的套接字引发的 SIGURG 信号处理进程变为将 getpid 函数返回值用作 ID 的进程。

处理 SIGURG 信号时必须指定处理信号的进程，而 getpid 返回调用此函数的进程 ID。上述调用语句指定当前进程为处理 SIGURG 信号的主体。

13.1.3 紧急模式工作原理

见 TCP/IP 详解 20.8 节

下面是我的大致总结。URG 置 1，URG 指针大多数操作系统实现为指向紧急数据后 1 位。并没有新的信道，只是在同一个报文中能被优先读取。

13.1.4 检查输入缓冲

同时设置 MSG_PEEK 选项和 MSG_DONTWAIT 选项，以验证输入缓冲中是否存在接收的数据。设置 MSG_PEEK 选项并调用 recv 函数时，即使读取了输入缓冲的数据也不会删除（这句话是不是有语病虽然看懂了）。因此，该选项通常与 MSG_DONTWAIT 合作，用于调用以非阻塞方式验证待读数据存在与否的函数。

下面通过示例演示，代码参考 peek_send.c 和 peek_recv.c 文件。

运行结果

# recv
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ gcc peek_recv.c -o precv.exe
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ ./precv.exe 9190
Buffering 3 bytes : 123 
Read again: 123

# send
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ gcc peek_send.c -o psend.exe
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ ./psend.exe 127.0.0.1 9190
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$

可见设置了 MSG_PEEK 可选项调用 recv 函数时，即使读取了输入缓冲的数据，也不会删除其。

13.2 readv & writev 函数

13.2.1 使用 readv & writev 函数

readv & writev 函数的功能可概况如下：

对数据进行整合传输及发送的函数

也就是说，通过 writev 函数可以将分散保存在多个缓冲中的数据一并发送，通过 readv 函数可以由多个缓冲分别接收。因此，适当使用这 2 个函数可以减少 I/O 函数的调用次数。下面先介绍 writev 函数。

#include <sys/uio.h>
ssize_t writev(int filedes, const struct iovec *iov, int iovcnt);
/*
成功时返回发送的字节数，失败时返回-1
filedes：表示数据传输对象的套接字文件描述符。但该函数并不只限于套接字，因此，可以像 read 函数一样向其传递文件或标准输出描述符
iov：iovec 结构体数组的地址值，结构体 iovec 中包含待发送数据的位置和大小信息
iovcnt：向第二个参数传递的数组长度
*/

上述函数的第二个参数中出现的数组 iovec 结构体的声明如下。

struct iovec {
    void *iov_base; // 缓冲地址
    size_t iov_len; // 缓冲大小
};

接下来给出示例，代码参考 writev.c 文件

运行结果

wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ gcc writev.c -o wv.exe
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ ./wv.exe
ABC1234
Write bytes: 7 
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$

readv 函数

#include <sys/uio.h>
ssize_t readv(int filedes, const struct iovc *iov, int iovcnt);
/*
成功时返回接收的字节数，失败时返回-1
filedes：传递接收数据的文件（或套接字）描述符
iov：包含数据保存位置和大小信息的 iovec 结构体数组的地址值
iovcnt：第二个参数中数组的长度
*/

接下来给出示例，代码参考 readv.c 文件

运行结果

wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ gcc readv.c -o rv.exe
wzy@wzypc:~/TCP-IP-NetworkNote/chapter-13$ ./rv.exe
fuckmmpwtmsb
Read bytes: 13 
First message: fuckm 
Second message: mpwtmsb