C语言网络编程：多线程和非阻塞编程技巧

php中文网 2024-10-15 12:14:38

C 语言网络编程：多线程和非阻塞编程技巧

引言

在现代网络编程中，多线程和非阻塞编程技术对于处理大量并发连接和提高应用程序性能至关重要。本文将介绍如何使用 C 语言实现多线程和非阻塞编程。

多线程编程

多线程编程允许程序同时执行多个任务或线程。对于网络应用程序，这可以用于同时处理多个连接。以下是如何在 C 语言中创建和管理线程：

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#include <pthread.h>

// 线程函数
void* thread_function(void* args)
{
    // 执行线程代码
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    
    // 创建一个线程
    pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL);
    
    // 等待线程完成
    pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

实战案例：使用多线程处理 HTTP 请求

以下是一个使用多线程处理 HTTP 请求的示例：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

// 线程函数，处理单个 HTTP 请求
void handle_request(int sockfd)
{
    // 从套接字中读取请求
    char request[1024];
    read(sockfd, request, sizeof(request));
    
    // 处理请求
    
    // 发送响应
    write(sockfd, "HTTP/1.1 200 OKn", 18);
    write(sockfd, "Content-Type: text/htmln", 26);
    write(sockfd, "rn", 2);
    write(sockfd, "<html><body><h1>Hello world!</h1></body></html>n", 44);
    
    // 关闭套接字
    close(sockfd);
}

int main() {
    int sockfd, connfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    
    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    // 初始化服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(80);
    
    // 绑定套接字
    bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr));
    
    // 监听端口
    listen(sockfd, 10);
    
    while (1)
    {
        // 接受连接
        socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);
        connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen);
        
        // 创建线程处理请求
        pthread_t tid;
        pthread_create(&tid, NULL, (void *)handle_request, (void *)connfd);
    }
    return 0;
}

非阻塞编程

非阻塞编程允许程序在不阻塞的情况下轮询多个套接字上的活动。这对于处理大量连接和提高 I/O 性能非常重要。以下是如何在 C 语言中使用非阻塞 I/O：

#include <fcntl.h>

// 设置套接字为非阻塞
int set_nonblocking(int sockfd)
{
    int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
    if (flags == -1) {
        return -1;
    }
    
    flags |= O_NONBLOCK;
    if (fcntl(sockfd, F_SETFL, flags) == -1) {
        return -1;
    }
    
    return 0;
}

实战案例：使用非阻塞 I/O 处理 HTTP 请求

以下是如何使用非阻塞 I/O 处理 HTTP 请求：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <fcntl.h>

int main() {
    int sockfd, connfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    
    // 创建套接字并设置为非阻塞
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (set_nonblocking(sockfd) == -1) {
        perror("fcntl");
        return -1;
    }
    
    // 初始化服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(80);
    
    // 绑定套接字
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind");
        return -1;
    }
    
    // 监听端口
    if (listen(sockfd, 10) < 0) {
        perror("listen");
        return -1;
    }
    
    while (1)
    {
        // 接受连接
        socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);
        connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &clilen);
        
        if (connfd == -1) {
            if (errno == EAGAIN) {
                // 没有待处理的连接，继续轮询其他套接字
                continue;
            } else {
                perror("accept");
                return -1;
            }
        }
        
        // 处理请求
        // ...
        
        // 关闭套接字
        close(connfd);
    }
    return 0;
}

通过结合多线程和非阻塞编程技术，程序员可以构建高性能、可扩展的网络应用程序，这些应用程序能够有效地处理大量的并发连接。

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