（三）TCP用select函数处理多个客户端连接（非阻塞模式）

本文介绍如何在服务器端实现非阻塞IO，并利用Select函数监控多个客户端连接。通过修改文件描述符属性实现非阻塞模式，使用Select函数同步监听多客户端数据，附带完整代码示例。

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这个程序，客户端们通过服务器进行群聊。

主要讲讲两点：1.怎么弄非阻塞模式。 2.select的粗略讲解（心急的可以跳过，直接看后面代码）

首先，看看这个程序服务端设计的基本逻辑，其实非常简单，就在一个while（1）循环里面不停地轮询 accept 和 select函数。

有人可能问，accept不是会阻塞，直到有客户端连接进来的吗？

其实当你的socket套接字设置成非阻塞模式，那么accept也不会阻塞。

1.那怎么弄非阻塞呢？

这就涉及到 fcntl函数。fcntl能改变文件的属性。看看他的原型：int fcntl(int fd, int cmd);失败返回-1（当然这个函数还有很多用途，但这里只谈谈他如何实现非阻塞）

三行代码：

long val = fcntl(sockfd,F_GETFL); //把sockfd套接字的属性拿出来给val
val|=O_NONBLOCK;		  //把非阻塞的属性O_NONBLOCK加进去，用或运算
fcntl(sockfd,F_SETFL,val);	  //再把做好的属性val，再加到sockfd中去

这时候把sockfd 作为参数给 accept，accept就不会再阻塞。

2.select（）函数：select函数能够同时监听多个文件描述符，若其中一个或多个文件描述符有反应（读或写），select就会返回。

原型：int select(nfds, readfds, writefds, errfds, timeout)

fd_set *readfds, *writefds, *errfds; //第2，3，4个参数都是文件描述符集，对Socket编程比较有用的是 readfds。
struct timeval *timeout; //控制select（）如何返回，是非阻塞，还是阻塞一定时间返回，还是直接有文件描述符有响应才返回。

函数参数：

1.nfs：最大的文件描述符+1，这个不能错，若不能确定，写一个算法找出来，下面提供的代码有

2.可读文件描述符集。什么意思呢，就是这个集中的文件描述符随时可能给服务器写数据，那作为服务器，就要监测这些文件描述符，若不关心可读，填NULL。

3.可写文件描述符集。这里不用到，就不说了。若不关心，可填NULL

4.异常文件描述符集。若不关心，可填NULL。

5.时间控制结构体。这个结构体里面有2个成员。一个代表秒，一个代表毫秒。两个都设成0表示select将会非阻塞返回。

对此，还有一些列的宏提供给select用：

1.FD_SET（）；用来把文件描述符加到文件描述符集中

2.FD_ZERO（）；清空文件描述符集中的所有描述符

3.FD_ISSET（）；判断某个文件描述符有没有响应。

注意：select每返回一次后，都要重新清空文件描述符集，和重新把文件描述符加到文件描述符集中。

下面给出服务端的代码：

//TCP服务端
#include"myhead.h"

struct client_list
{
	int sock;
	struct client_list *next;
};


struct client_list *head = NULL;

struct client_list *init_list(struct client_list*head)
{
	head = malloc(sizeof(struct client_list));
	head->sock = -1;
	head->next = NULL;
	return head;
}

//新的客户端加到客户端队列中
int add_sock(struct client_list*head,int new_sock)
{
	struct client_list *p = head;
	struct client_list *new_node = malloc(sizeof(struct client_list));
	new_node->sock = new_sock;
	new_node->next = NULL;

	while(p->next!=NULL)
	{
		p = p->next;
	}
	p->next = new_node;
	return 0;
}

//找出最大的文件描述符
int find_max(struct client_list*head)
{
	struct client_list *p = head->next;
	if(p==NULL)
		return 0;
	int max_sd = p->sock;
	for(p;p!=NULL;p=p->next)
	{
		if(max_sd < p->sock)
			max_sd = p->sock;
	}
	return max_sd;
}

//信息转发给其他客户端
int write_to_client(struct client_list*head,char *wbuf,int size)
{
	struct client_list *p=head;
	for(p=head->next;p!=NULL;p=p->next)
	{
		write(p->sock,wbuf,size);
	}
	return 0;
}

//当有新的客户端作为新的文件描述符加进来时，显示客户端列表中的所有客户端文件描述符
void show_client_list(struct client_list*head)
{
	struct client_list *p = head;
	if(p->next == NULL)
	{
		printf("IS A EMPTY LIST!\n");
		return ;
	}
	else
	{
		puts("client_list is :");
		for(p =head->next; p!=NULL;p = p->next)
		{
			printf("%d ",p->sock);
		}
		printf("\n");
	}
}
//取消退出客户端的结点。
int del_node(struct client_list*head,int sock)
{
	struct client_list *p = head->next;
	struct client_list *q = head;
	while(p!=NULL)
	{
		if(p->sock == sock)
		{
			q->next = p->next;
			free(p);
			p = NULL;
		}
		else
		{
			p = p->next;
			q = q->next;
		}
	}
	return 0;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
	char rbuf[50]={0};
	char wbuf[50]={0};

	int sockfd,size,on=1;
	int new_sock;
	int max_sd;
	struct client_list *pos;
	struct timeval timeout = {0,0};  //设置select为非阻塞返回
	fd_set fdset;
	long val;

	head = init_list(head);   //初始化客户端链表。
	pos = head;

	struct sockaddr_in saddr;
	struct sockaddr_in caddr;
	size = sizeof(struct sockaddr_in);
	bzero(&saddr,size);

	saddr.sin_family = AF_INET;
	saddr.sin_port = htons(8888);
	saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

	sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));//设置socket套接字为复用，不设也可以
	
	//把sockfd设置为非阻塞
	val = fcntl(sockfd,F_GETFL);
	val|=O_NONBLOCK;
	fcntl(sockfd,F_SETFL,val);

	bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,size);
	listen(sockfd,10);
	while(1)
	{
		new_sock = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&caddr,&size);//循环接受新连接的客户端
		if (new_sock!= -1)
		{
			puts("new node come!\n");
			printf("new_sock = %d\n",new_sock);
			add_sock(head,new_sock);

			show_client_list(head);
		}

		max_sd = find_max(head);     //从客户端队列中，找出最大的文件描述符
		FD_ZERO(&fdset);             //清空文件描述符集
		pos = head;
		//把每个套接字加入到集合中
		if(pos->next != NULL)   //若套接字列表不是空    
		{
			for(pos=head->next;pos!=NULL;pos=pos->next)
			{
				FD_SET(pos->sock,&fdset);
			}
		}

		select(max_sd+1,&fdset,NULL,NULL,&timeout); //等待描述符

		for(pos=head->next;pos!=NULL;pos = pos->next) //检查哪个套接字有响应
		{
			if(FD_ISSET(pos->sock,&fdset))           //判断pos->sock这个文件描述符指向的客户端有没有数据写过来
			{
				bzero(rbuf,50);
				read(pos->sock,rbuf,50);
				printf("%s\n",rbuf);
				if(strcmp(rbuf,"quit")==0)  //若客户端发来的信息为quit,则取消这个客户端的结点。
				{
					del_node(head,pos->sock);	
				}
				write_to_client(head,rbuf,50);     //把写过来的信息转发给队列中的其他客户端。		

			}
		}
	}
	return 0;
}

客户端代码：

//客户端
#include"myhead.h"

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int sockfd;
	char rbuf[50]={0};
	char wbuf[50]={0};
	char ipbuf[50]={0};
	int port;
	int max_sd;

	int size,on=1;
	int ret;
	fd_set fdset;
	struct sockaddr_in saddr;
	size = sizeof(struct sockaddr_in);

	saddr.sin_family = AF_INET;
	saddr.sin_port = htons(8888);
	saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.152.128");

	sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));

	ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,size);
	if(ret ==0)
	{
		printf("connect sucess\n");
		inet_ntop(AF_INET,(void*)&saddr.sin_addr.s_addr,ipbuf,50);
		port = ntohs(saddr.sin_port);
		printf("ip:%s,port:%d\n",ipbuf,port);
	}
	else if(ret == -1)
	{
		printf("failed to connect\n");
		return -1;
	}
	
	while(1)
	{
		FD_ZERO(&fdset);
		FD_SET(sockfd,&fdset); //把监测服务端的描述符集放到集合中
		FD_SET(STDIN_FILENO,&fdset); //STDIN_FILENO这个文件描述符用于监测标准输入（键盘）
		max_sd = sockfd>STDIN_FILENO?sockfd:STDIN_FILENO;
		select(max_sd+1,&fdset,NULL,NULL,NULL); //这里的select是设置为一直阻塞到有文件描述符发生响应

		if(FD_ISSET(sockfd,&fdset)) //判断是否服务端有数据发过来
		{
			bzero(rbuf,50);
			read(sockfd,rbuf,50);
			printf("%s\n",rbuf);
		}
		if(FD_ISSET(STDIN_FILENO,&fdset))  //判断键盘是否有数据传过来
		{
			bzero(wbuf,50);
			scanf("%s",wbuf);
			write(sockfd,wbuf,50);         //把键盘传过来的数据发给服务端
			if(strcmp(wbuf,"quit")==0)    //若键盘过来的数据为quit，则关闭这个客户端
			{
				printf("quit!\n");
				return 0;
			}
		}
	}
	return 0;
}