c++服务器学习从零开始：第二期使用linux的epoll替代select实现高性能的 I/O 多路复用机制（附带源码与效果图）

为什么用epoll替代select

1.epoll能处理的客户端数能接收数万而select只有1024
2.epoll能处理大量非活跃用户，由于在内核维护事件表，只有活跃才会调用，而select会遍历所有的文件描述符
3.事件触发更灵活，内存占用稳定

epoll的调用顺序

得先了解过程再了解各函数的参数，先看效果图再回去看源码，我已经注释好了方便大家理解。epoll相当于就是用单线程的方式实现类似多线程的效果且能设定指定事件干什么事。
1.实例化epoll_create 2.分配用于存储事件的数组空间
3.注册事件epoll_ctl 4.等待事件epoll_wait

epoll的服务器源码和客户端和效果图

建议装一个linux的虚拟机，照着网上教程就可以，然后在虚拟机里装一个qt，这样不需要绑定库，由qt帮你连接编译处理，你只需要把代码复制到qt里编译即可

服务器源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>

#define BUF_SIZE 100      // 缓冲区大小
#define EPOLL_SIZE 50     // epoll实例大小
void error_handling(char *buf);

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 服务器和客户端socket描述符
    int serv_sock, clnt_sock;
    // 服务器和客户端地址结构
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t adr_sz;        // 地址结构长度
    int str_len, i;
    char buf[BUF_SIZE];      // 数据缓冲区

    // epoll相关变量
    struct epoll_event *ep_events;  // 事件数组
    struct epoll_event event;       // 单个事件
    int epfd, event_cnt;            // epoll实例描述符和事件计数

    // 参数验证：需要指定端口号
    if(argc!=2) {
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    /* 创建服务器socket */
    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); // IPv4，TCP协议

    // 初始化服务器地址结构
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;                // IPv4地址族
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听所有网卡
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));     // 设置端口号

    // 绑定socket和地址
    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
        error_handling("bind() error");
    // 开始监听，设置等待队列最大长度为5
    if(listen(serv_sock, 5) == -1)
        error_handling("listen() error");

    /* 创建epoll实例 */
    epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    // 分配用于存储事件的数组空间
    ep_events = malloc(sizeof(struct epoll_event) * EPOLL_SIZE);

    /* 注册服务器socket到epoll */
    event.events = EPOLLIN;   // 监听可读事件（新连接）
    event.data.fd = serv_sock;
    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, serv_sock, &event);

    /* 事件循环 */
    while(1)
    {
        // 等待事件发生，无限阻塞
        event_cnt = epoll_wait(epfd, ep_events, EPOLL_SIZE, -1);
        if(event_cnt == -1)
        {
            puts("epoll_wait() error");
            break;
        }

        // 处理所有就绪事件
        for(i=0; i<event_cnt; i++)
        {
            // 处理新客户端连接
            if(ep_events[i].data.fd == serv_sock)
            {
                adr_sz = sizeof(clnt_adr);
                // 接受客户端连接
                clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
                
                // 注册新客户端socket到epoll
                event.events = EPOLLIN;   // 监听可读事件
                event.data.fd = clnt_sock;
                epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, clnt_sock, &event);
                printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
            }
            else  // 处理客户端数据
            {
                // 读取客户端数据
                str_len = read(ep_events[i].data.fd, buf, BUF_SIZE);
                if(str_len == 0)    // 客户端断开连接
                {
                    // 从epoll移除并关闭socket
                    epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ep_events[i].data.fd, NULL);
                    close(ep_events[i].data.fd);
                    printf("closed client: %d \n", ep_events[i].data.fd);
                }
                else  // 回显数据
                {
                    write(ep_events[i].data.fd, buf, str_len); // 原样返回数据
                }
            }
        }
    }

    // 清理资源
    close(serv_sock);
    close(epfd);
    return 0;
}

// 错误处理函数
void error_handling(char *buf)
{
    fputs(buf, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

客户端源码

#include <QCoreApplication>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_IP "127.0.0.1"  // 目标服务器IP
#define SERVER_PORT 9000        // 目标服务器端口
#define BUFFER_SIZE 1024        // 收发缓冲区大小

int main() {
    int client_fd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};

    // 1. 创建客户端socket
    if ((client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 2. 配置服务器地址结构
    server_addr.sin_family  = AF_INET;
    server_addr.sin_port  = htons(SERVER_PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr)  <= 0) {
        perror("invalid address");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 3. 连接服务器
    if (connect(client_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("connection failed");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Connected to server %s:%d\n", SERVER_IP, SERVER_PORT);

    // 4. 发送数据
    printf("输入1则发送1+1 2则发送2+2 3则发送1+3\n");
    int q=0;
     char* message=NULL;
     char tmp0[10]="1+1";
     char tmp1[10]="2+2";
     char tmp2[10]="1+3";
     scanf("%d",&q);
    if(q==1)
    {
        message=tmp0;
    }
    else if(q==2)
    {
        message=tmp1;
    }
    else
    {
       message=tmp2;
    }



    if (send(client_fd, message, strlen(message), 0) < 0) {
        perror("send failed");
        close(client_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }



    printf("Sent: %s\n", message);

    // 5. 接收响应
    ssize_t bytes_received = recv(client_fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0);
    if (bytes_received < 0) {
        perror("recv failed");
    } else if (bytes_received == 0) {
        printf("Server closed the connection\n");
    } else {
        buffer[bytes_received] = '\0'; // 确保字符串终止
        printf("Received: %s\n", buffer);
    }
scanf("%d",&q);

    // 6. 关闭连接
    close(client_fd);
    return 0;
}

效果图

效果是服务器允许多个客户端连接到服务器里，服务器会打印连接的文件描述符也会打印断开连接的文件描述符（这个文件描述符就是那个客户端的在服务器里的识别码，因为linux系统所有东西都是文件，你操作这个文件就能操作客户端如发数据）

服务器会把客户端发的数据再发回给客户端，你也可以改这部分代码实现自己的功能

我现在服务器的功能是回显，就是把客户端发的数据发回给客户端

各epoll函数的用处