Linux C/C++网络编程实战-陈硕-笔记18-第一个 Netcat 的实现

基于多线程阻塞 IO 实现的 netcat

• Thread-per-connection 适用于连接数目不太多，或者线程非常廉价的情况。

• 使用多线程的方式来实现 netcat， 一个连接需要对应两个线程去处理，每个线程负责连接上的一个方向，即读 或 写。

代码

• 下面程序中，主线程负责 从标准输入，写到 TCP Socket，另一个线程负责 从 TCP Socket 读， 写到标准输出。

• netcat

  #include "Acceptor.h"
  #include "InetAddress.h"
  #include "TcpStream.h"
  
  #include <thread>
  
  #include <string.h>
  #include <unistd.h>
  
  int write_n(int fd, const void* buf, int length)
  {
    int written = 0;
    while (written < length)
    {
      int nw = ::write(fd, static_cast<const char*>(buf) + written, length - written);
      if (nw > 0)
      {
        written += nw;
      }
      else if (nw == 0)
      {
        break;  // EOF
      }
      else if (errno != EINTR)
      {
        perror("write");
        break;
      }
    }
    return written;
  }
  
  void run(TcpStreamPtr stream)
  {
    // Caution: a bad example for closing connection
    // 读socket，写stdout
    std::thread thr([&stream] () {
      char buf[8192];
      int nr = 0;
      // 接收数据，recv返回0，则代表对端关闭。因此跳出循环，关闭连接
      while ( (nr = stream->receiveSome(buf, sizeof(buf))) > 0)
      {
        int nw = write_n(STDOUT_FILENO, buf, nr);
        if (nw < nr)
        {
          break;
        }
      }
      /* 这里采用exit的方式暴力的结束程序。因为，检测到对端半关闭连接时，
      * 本端主线程可能正处于read(stdin) 的阻塞状态，为了让主线程这边
      * 也能够退出，因此采用了exit 的方案。
      */
      ::exit(0);  // should somehow notify main thread instead
    });
  
    // 主线程：读stdin，写socket
    char buf[8192];
    int nr = 0;
    // 阻塞IO，这里read阻塞，直至读取到数据。
    // 退出条件为，读stdin时，返回0.则主线程关闭套接字写段，发送FIN
    while ( (nr = ::read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf))) > 0)
    {	// 读取到数据后，马上发送到socket上
      int nw = stream->sendAll(buf, nr);
      if (nw < nr)
      {
        break;
      }
    }
    // 关闭写段，发送FIN
    stream->shutdownWrite();
    thr.join();
  }
  
  
  int main(int argc, const char* argv[])
  {
    if (argc < 3)
    {
      printf("Usage:\n  %s hostname port\n  %s -l port\n", argv[0], argv[0]);
      return 0;
    }
  
    int port = atoi(argv[2]);
    if (strcmp(argv[1], "-l") == 0)
    {
      std::unique_ptr<Acceptor> acceptor(new Acceptor(InetAddress(port)));
      TcpStreamPtr stream(acceptor->accept());
      if (stream)
      {
        acceptor.reset();  // stop listening
        run(std::move(stream));
      }
      else
      {
        perror("accept");
      }
    }
    else
    {
      InetAddress addr;
      const char* hostname = argv[1];
      if (InetAddress::resolve(hostname, port, &addr))
      {
        TcpStreamPtr stream(TcpStream::connect(addr));
        if (stream)
        {
          run(std::move(stream));
        }
        else
        {
          printf("Unable to connect %s\n", addr.toIpPort().c_str());
          perror("");
        }
      }
      else
      {
        printf("Unable to resolve %s\n", hostname);
      }
    }
  }