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完成了第 15 章 套接字和标准I/O
This commit is contained in:
riba2534
180
README.md
180
README.md
@@ -3846,6 +3846,186 @@ gcc news_sender_brd.c -o sender
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## 第 15 章 套接字和标准I/O
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本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到。
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### 15.1 标准 I/O 的优点
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#### 15.1.1 标准 I/O 函数的两个优点
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下面是标准 I/O 函数的两个优点：
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- 标准 I/O 函数具有良好的移植性
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||||
- 标准 I/O 函数可以利用缓冲提高性能
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创建套接字时，操作系统会准备 I/O 缓冲。此缓冲在执行 TCP 协议时发挥着非常重要的作用。此时若使用标准 I/O 函数，将得到额外的缓冲支持。如下图：
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假设使用 fputs 函数进行传输字符串 「Hello」时，首先将数据传递到标准 I/O 缓冲，然后将数据移动到套接字输出缓冲，最后将字符串发送到对方主机。
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设置缓冲的主要目的是为了提高性能。从以下两点可以说明性能的提高：
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||||
- 传输的数据量
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||||
- 数据向输出缓冲移动的次数。
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比较 1 个字节的数据发送 10 次的情况和 10 个数据包发送 1 次的情况。发送数据时，数据包中含有头信息。头信与数据大小无关，是按照一定的格式填入的。假设头信息占 40 个字节，需要传输的数据量也存在较大区别：
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- 1 个字节 10 次：40*10=400 字节
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- 10个字节 1 次：40*1=40 字节。
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#### 15.1.2 标准 I/O 函数和系统函数之间的性能对比
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下面是利用系统函数的示例：
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- [syscpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/syscpy.c)
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下面是使用标准 I/O 函数复制文件
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- [stdcpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/stdcpy.c)
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对于以上两个代码进行测试，明显基于标准 I/O 函数的代码跑的更快
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#### 15.1.3 标准 I/O 函数的几个缺点
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||||
标准 I/O 函数存在以下几个缺点：
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||||
- 不容易进行双向通信
|
||||
- 有时可能频繁调用 fflush 函数
|
||||
- 需要以 FILE 结构体指针的形式返回文件描述符。
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### 15.2 使用标准 I/O 函数
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#### 15.2.1 利用 fdopen 函数转换为 FILE 结构体指针
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函数原型如下：
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```c
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||||
#include <stdio.h>
|
||||
FILE *fdopen(int fildes, const char *mode);
|
||||
/*
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||||
成功时返回转换的 FILE 结构体指针，失败时返回 NULL
|
||||
fildes ： 需要转换的文件描述符
|
||||
mode ： 将要创建的 FILE 结构体指针的模式信息
|
||||
*/
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```
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以下为示例：
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- [desto.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/desto.c)
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```c
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||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
|
||||
int main()
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||||
{
|
||||
FILE *fp;
|
||||
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
|
||||
if (fd == -1)
|
||||
{
|
||||
fputs("file open error", stdout);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
fd = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
|
||||
fputs("NetWork C programming \n", fp);
|
||||
fclose(fp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
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||||
```
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编译运行：
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```
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gcc desto.c -o desto
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./desto
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cat data.dat
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```
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运行结果：
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文件描述符转换为 FILE 指针，并可以通过该指针调用标准 I/O 函数。
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#### 15.2.2 利用 fileno 函数转换为文件描述符
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||||
函数原型如下：
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||||
```c
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||||
#include <stdio.h>
|
||||
int fileno(FILE *stream);
|
||||
/*
|
||||
成功时返回文件描述符，失败时返回 -1
|
||||
*/
|
||||
```
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|
||||
示例：
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- [todes.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/todes.c)
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```c
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||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
FILE *fp;
|
||||
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
|
||||
if (fd == -1)
|
||||
{
|
||||
fputs("file open error");
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf("First file descriptor : %d \n", fd);
|
||||
fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
|
||||
fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
|
||||
printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
|
||||
fclose(fp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
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```
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### 15.3 基于套接字的标准 I/O 函数使用
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把第四章的回声客户端和回声服务端的内容改为基于标准 I/O 函数的数据交换形式。
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代码如下：
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- [echo_client.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_client.c)
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- [echo_stdserv.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_stdserv.c)
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编译运行：
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```shell
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gcc echo_client.c -o eclient
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gcc echo_stdserv.c -o eserver
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```
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结果：
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可以看出，运行结果和第四章相同，这是利用标准 I/O 实现的。
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### 15.4 习题
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> 以下答案仅代表本人个人观点，可能不是正确答案。
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1. **请说明标准 I/O 的 2 个优点。他为何拥有这 2 个优点？**
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||||
答：①具有很高的移植性②有良好的缓冲提高性能。因为这些函数是由 ANSI C 标准定义的。适合所有编程领域。
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||||
|
||||
2. **利用标准 I/O 函数传输数据时，下面的说法是错误的**：
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|
||||
> 调用 fputs 函数传输数据时，调用后应立即开始发送！
|
||||
|
||||
**为何上述说法是错误的？为达到这种效果应该添加哪些处理过程？**
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答：只是传输到了缓冲中，应该利用 fflush 来刷新缓冲区。
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## 第 16 章 关于 I/O 流分离的其他内容
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179
ch15/README.md
Normal file
179
ch15/README.md
Normal file
@@ -0,0 +1,179 @@
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## 第 15 章 套接字和标准I/O
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本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到。
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### 15.1 标准 I/O 的优点
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#### 15.1.1 标准 I/O 函数的两个优点
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|
||||
下面是标准 I/O 函数的两个优点：
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||||
- 标准 I/O 函数具有良好的移植性
|
||||
- 标准 I/O 函数可以利用缓冲提高性能
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||||
创建套接字时，操作系统会准备 I/O 缓冲。此缓冲在执行 TCP 协议时发挥着非常重要的作用。此时若使用标准 I/O 函数，将得到额外的缓冲支持。如下图：
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|
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|
||||
假设使用 fputs 函数进行传输字符串 「Hello」时，首先将数据传递到标准 I/O 缓冲，然后将数据移动到套接字输出缓冲，最后将字符串发送到对方主机。
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|
||||
设置缓冲的主要目的是为了提高性能。从以下两点可以说明性能的提高：
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|
||||
- 传输的数据量
|
||||
- 数据向输出缓冲移动的次数。
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||||
|
||||
比较 1 个字节的数据发送 10 次的情况和 10 个数据包发送 1 次的情况。发送数据时，数据包中含有头信息。头信与数据大小无关，是按照一定的格式填入的。假设头信息占 40 个字节，需要传输的数据量也存在较大区别：
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|
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- 1 个字节 10 次：40*10=400 字节
|
||||
- 10个字节 1 次：40*1=40 字节。
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#### 15.1.2 标准 I/O 函数和系统函数之间的性能对比
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||||
下面是利用系统函数的示例：
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- [syscpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/syscpy.c)
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|
||||
下面是使用标准 I/O 函数复制文件
|
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- [stdcpy.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/stdcpy.c)
|
||||
|
||||
对于以上两个代码进行测试，明显基于标准 I/O 函数的代码跑的更快
|
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|
||||
#### 15.1.3 标准 I/O 函数的几个缺点
|
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|
||||
标准 I/O 函数存在以下几个缺点：
|
||||
|
||||
- 不容易进行双向通信
|
||||
- 有时可能频繁调用 fflush 函数
|
||||
- 需要以 FILE 结构体指针的形式返回文件描述符。
|
||||
|
||||
### 15.2 使用标准 I/O 函数
|
||||
|
||||
#### 15.2.1 利用 fdopen 函数转换为 FILE 结构体指针
|
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|
||||
函数原型如下：
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||||
|
||||
```c
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
FILE *fdopen(int fildes, const char *mode);
|
||||
/*
|
||||
成功时返回转换的 FILE 结构体指针，失败时返回 NULL
|
||||
fildes ： 需要转换的文件描述符
|
||||
mode ： 将要创建的 FILE 结构体指针的模式信息
|
||||
*/
|
||||
```
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||||
|
||||
以下为示例：
|
||||
|
||||
- [desto.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/desto.c)
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
FILE *fp;
|
||||
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
|
||||
if (fd == -1)
|
||||
{
|
||||
fputs("file open error", stdout);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
fd = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
|
||||
fputs("NetWork C programming \n", fp);
|
||||
fclose(fp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
编译运行：
|
||||
|
||||
```
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||||
gcc desto.c -o desto
|
||||
./desto
|
||||
cat data.dat
|
||||
```
|
||||
|
||||
运行结果：
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|
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|
||||
|
||||
文件描述符转换为 FILE 指针，并可以通过该指针调用标准 I/O 函数。
|
||||
|
||||
#### 15.2.2 利用 fileno 函数转换为文件描述符
|
||||
|
||||
函数原型如下：
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
int fileno(FILE *stream);
|
||||
/*
|
||||
成功时返回文件描述符，失败时返回 -1
|
||||
*/
|
||||
```
|
||||
|
||||
示例：
|
||||
|
||||
- [todes.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/todes.c)
|
||||
|
||||
```c
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
FILE *fp;
|
||||
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
|
||||
if (fd == -1)
|
||||
{
|
||||
fputs("file open error");
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf("First file descriptor : %d \n", fd);
|
||||
fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
|
||||
fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
|
||||
printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
|
||||
fclose(fp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 15.3 基于套接字的标准 I/O 函数使用
|
||||
|
||||
把第四章的回声客户端和回声服务端的内容改为基于标准 I/O 函数的数据交换形式。
|
||||
|
||||
代码如下：
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||||
|
||||
- [echo_client.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_client.c)
|
||||
- [echo_stdserv.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch15/echo_stdserv.c)
|
||||
|
||||
编译运行：
|
||||
|
||||
```shell
|
||||
gcc echo_client.c -o eclient
|
||||
gcc echo_stdserv.c -o eserver
|
||||
```
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||||
|
||||
结果：
|
||||
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||||
可以看出，运行结果和第四章相同，这是利用标准 I/O 实现的。
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### 15.4 习题
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||||
|
||||
> 以下答案仅代表本人个人观点，可能不是正确答案。
|
||||
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||||
1. **请说明标准 I/O 的 2 个优点。他为何拥有这 2 个优点？**
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||||
答：①具有很高的移植性②有良好的缓冲提高性能。因为这些函数是由 ANSI C 标准定义的。适合所有编程领域。
|
||||
|
||||
2. **利用标准 I/O 函数传输数据时，下面的说法是错误的**：
|
||||
|
||||
> 调用 fputs 函数传输数据时，调用后应立即开始发送！
|
||||
|
||||
**为何上述说法是错误的？为达到这种效果应该添加哪些处理过程？**
|
||||
|
||||
答：只是传输到了缓冲中，应该利用 fflush 来刷新缓冲区。
|
||||
17
ch15/desto.c
Normal file
17
ch15/desto.c
Normal file
@@ -0,0 +1,17 @@
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
FILE *fp;
|
||||
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
|
||||
if (fd == -1)
|
||||
{
|
||||
fputs("file open error", stdout);
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
fp = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
|
||||
fputs("NetWork C programming \n", fp);
|
||||
fclose(fp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
63
ch15/echo_client.c
Normal file
63
ch15/echo_client.c
Normal file
@@ -0,0 +1,63 @@
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
|
||||
#include <unistd.h>
|
||||
#include <arpa/inet.h>
|
||||
#include <sys/socket.h>
|
||||
|
||||
#define BUF_SIZE 1024
|
||||
void error_handling(char *message);
|
||||
|
||||
int main(int argc, char *argv[])
|
||||
{
|
||||
int sock;
|
||||
char message[BUF_SIZE];
|
||||
int str_len;
|
||||
struct sockaddr_in serv_adr;
|
||||
FILE *readfp;
|
||||
FILE *writefp;
|
||||
if (argc != 3)
|
||||
{
|
||||
printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);
|
||||
exit(1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
|
||||
if (sock == -1)
|
||||
error_handling("socket() error");
|
||||
|
||||
memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
|
||||
serv_adr.sin_family = AF_INET;
|
||||
serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
|
||||
serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
|
||||
|
||||
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
|
||||
error_handling("connect() error!");
|
||||
else
|
||||
puts("Connected...........");
|
||||
readfp = fdopen(sock, "r");
|
||||
writefp = fdopen(sock, "w");
|
||||
while (1)
|
||||
{
|
||||
fputs("Input message(Q to quit): ", stdout);
|
||||
fgets(message, BUF_SIZE, stdin);
|
||||
|
||||
if (!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n"))
|
||||
break;
|
||||
|
||||
fputs(message, writefp);
|
||||
fflush(writefp);
|
||||
fgets(message, BUF_SIZE, readfp);
|
||||
printf("Message from server: %s", message);
|
||||
}
|
||||
fclose(writefp);
|
||||
fclose(readfp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void error_handling(char *message)
|
||||
{
|
||||
fputs(message, stderr);
|
||||
fputc('\n', stderr);
|
||||
exit(1);
|
||||
}
|
||||
74
ch15/echo_stdserv.c
Normal file
74
ch15/echo_stdserv.c
Normal file
@@ -0,0 +1,74 @@
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <string.h>
|
||||
#include <unistd.h>
|
||||
#include <arpa/inet.h>
|
||||
#include <sys/socket.h>
|
||||
|
||||
#define BUF_SIZE 1024
|
||||
void error_handling(char *message);
|
||||
|
||||
int main(int argc, char *argv[])
|
||||
{
|
||||
int serv_sock, clnt_sock;
|
||||
char message[BUF_SIZE];
|
||||
int str_len, i;
|
||||
|
||||
struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
|
||||
socklen_t clnt_adr_sz;
|
||||
FILE *readfp;
|
||||
FILE *writefp;
|
||||
|
||||
if (argc != 2)
|
||||
{
|
||||
printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
|
||||
exit(1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
|
||||
if (serv_sock == -1)
|
||||
error_handling("socket() error");
|
||||
|
||||
memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
|
||||
serv_adr.sin_family = AF_INET;
|
||||
serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
|
||||
serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
|
||||
|
||||
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
|
||||
error_handling("bind() error");
|
||||
|
||||
if (listen(serv_sock, 5) == -1)
|
||||
error_handling("listen() error");
|
||||
|
||||
clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr);
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||||
//调用 5 次 accept 函数，共为 5 个客户端提供服务
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||||
for (i = 0; i < 5; i++)
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||||
{
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||||
clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
|
||||
if (clnt_sock == -1)
|
||||
error_handling("accept() error");
|
||||
else
|
||||
printf("Connect client %d \n", i + 1);
|
||||
|
||||
readfp = fdopen(clnt_sock, "r");
|
||||
writefp = fdopen(clnt_sock, "w");
|
||||
while (!feof(readfp))
|
||||
{
|
||||
fgets(message, BUF_SIZE, readfp);
|
||||
fputs(message, writefp);
|
||||
fflush(writefp);
|
||||
}
|
||||
|
||||
fclose(readfp);
|
||||
fclose(writefp);
|
||||
}
|
||||
close(serv_sock);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void error_handling(char *message)
|
||||
{
|
||||
fputs(message, stderr);
|
||||
fputc('\n', stderr);
|
||||
exit(1);
|
||||
}
|
||||
18
ch15/stdcpy.c
Normal file
18
ch15/stdcpy.c
Normal file
@@ -0,0 +1,18 @@
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#define BUF_SZIE 3
|
||||
|
||||
int main(int argc, char *argv[])
|
||||
{
|
||||
FILE *fp1;
|
||||
FILE *fp2;
|
||||
char buf[BUF_SZIE];
|
||||
|
||||
fp1 = open("news.txt", "r");
|
||||
fp2 = open("cpy.txt", "w");
|
||||
|
||||
while (fgets(buf, BUF_SZIE, fp1) != NULL)
|
||||
fputs(buf, fp2);
|
||||
fclose(fp1);
|
||||
fclose(fp2);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
21
ch15/syscpy.c
Normal file
21
ch15/syscpy.c
Normal file
@@ -0,0 +1,21 @@
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
#define BUF_SIZE 3
|
||||
|
||||
int main(int argc, char *argv[])
|
||||
{
|
||||
int fd1, fd2;
|
||||
int len;
|
||||
char buf[BUF_SIZE];
|
||||
|
||||
fd1 = open("news.txt", O_RDONLY);
|
||||
fd2 = open("cpy.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
|
||||
|
||||
while ((len = read(fd1, buf, sizeof(buf))) > 0)
|
||||
write(fd2, buf, len);
|
||||
|
||||
close(fd1);
|
||||
close(fd2);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
20
ch15/todes.c
Normal file
20
ch15/todes.c
Normal file
@@ -0,0 +1,20 @@
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
#include <fcntl.h>
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
FILE *fp;
|
||||
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
|
||||
if (fd == -1)
|
||||
{
|
||||
fputs("file open error");
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf("First file descriptor : %d \n", fd);
|
||||
fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
|
||||
fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
|
||||
printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
|
||||
fclose(fp);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
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