Liunx C 编程之多线程与Socket_C

概述多线程 pthread.h是linux特有的头文件，POSIX线程（POSIX threads），简称Pthreads，是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和 *** 纵线程的一整套API。在类Unix *** 多线程

pthread.h是linux特有的头文件，POSIX线程（POSIX threads），简称Pthreads，是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和 *** 纵线程的一整套API。在类Unix *** 作系统（Unix、linux、Mac OS X等）中，都使用Pthreads作为 *** 作系统的线程。windows *** 作系统也有其移植版pthreads-win32。

创建线程
1.pthread_create 创建一个新线程并使之运行起来。该函数可以在程序的任何地方调用包括线程内，线程是没有依赖关系的。
2.一个进程可以创建的线程最大数量取决于系统实现
3. pthread_create参数：
thread：返回一个不透明的，唯一的新线程标识符。
attr：不透明的线程属性对象。可以指定一个线程属性对象，或者NulL为缺省值。
start_routine：线程将会执行一次的C函数。
arg: 传递给start_routine单个参数，传递时必须转换成指向voID的指针类型。没有参数传递时，可设置为NulL。

pthread_create (threadID,attr,start_routine,arg)

结束线程
1.结束线程的方法有一下几种：
线程从主线程（main函数的初始线程）返回。
线程调用了pthread_exit函数。
其它线程使用 pthread_cancel函数结束线程。
调用exec或者exit函数，整个进程结束。

2.如果main()在其他线程创建前用pthread_exit()退出了，其他线程将会继续执行。否则，他们会随着main的结束而终止。

pthread_exit (status)int pthread_cancel(pthread_t threadID);

等待线程状态

pthread_join (threadID,status)

例子：

 1 #include <stdio.h> 2 #include <pthread.h> //liunx线程头文件 3 #include <stdlib.h> 4 线程 5 voID *thread1_proc(voID *arg) 6 { 7     int i=*(int *)arg;    取出内容  8     free(arg);释放空间  9     while(i<105)10     {11         printf("thread1:%-5d",i);12         sleep(2);延时等待两秒 13         i++;14     }15     printf(Thread1 finished!\n);16     pthread_exit(NulL);终止当前线程17 }18 voID main()19 20     pthread_t thread1;21     int *ixi=(int *)malloc(sizeof(int));在堆中申请一块内容 22     *ixi=100; 存在内容 23     if(pthread_create(&thread1,NulL,thread1_proc,(voID *)ixi)!=0)创建线程1并传递参数 24         perror(Create thread Failed：");创建错误时执行25     终止当前线程，此时会子线程会执行完毕，相当于在此处join所有子线程一样 26     pthread_exit(NulL);（1）结束主27      pthread_join(thread1,NulL);（2）可替换上一条28     printf(主线程已经退出，本条不执行"); （1）不执行，（2）执行该条29 }

多线程共享资源

共享资源时可能会出现 *** 作未完成而被另一个线程打破，造成资源存取异常
锁
定义变量

#include <pthread.h> pthread_mutex_t lockx;

初始化

pthread_mutex_init(&lockx,NulL);

上锁与解锁

pthread_mutex_lock(&lockx);上锁 独立资源代码块 pthread_mutex_unlock(&lockx);解锁

信号量
实现循序控制
定义变量

#include <semaphore.h>sem_t can_scanf;

初始化

sem_init(&can_scanf,0,1)">1);

PV *** 作

sem_wait(&can_scanf);等待信号量置位并进行减一 *** 作sem_post(&can_scanf); 信号量加一  *** 作

例子
主线程负责从键盘获取两个整数，子线程1负责对这两个整数完成求和运算并把结果打印出来，子线程2负责对这两个整数完成乘法运算并打印出来。三个线程要求遵循如下同步顺序：
1.主线程获取两个数；
2.子线程1计算；
3.子线程2计算；
4.转（1）

 2 #include <semaphore.h> 3 #include <pthread.h> 4 #include <stdlib.h> 5 sem_t can_add;能够进行加法计算的信号量 6 sem_t can_mul;能够进行输入的信号量  7 sem_t can_scanf;能够进行乘法计算的信号量 8 int x,y; 9 voID *thread_add(voID *arg)加法线程入口函数11     while(112 13         sem_wait(&can_add);14         printf(%d+%d=%d\n",x,y,x+y);15         sem_post(&can_mul);16 voID *thread_mul(乘法线程入口函数20     21 22         sem_wait(&23         printf(%d*%d=%d\n24         sem_post(&can_scanf);25 26 27 28 29     pthread_t tID;30     int arg[2];31     信号量初始化 32     sem_init(&can_scanf,1)">33     sem_init(&can_add,1)">034     sem_init(&can_mul,1)">35     if(pthread_create(&tID,thread_add,NulL)<36 37         printf(Create thread_add Failed!\n38         exit(39 40     41 42         printf(Create thread_mul Failed!\n43         exit(44 45     46 47         sem_wait(&can_scanf);等待信号量置位并进行减一 *** 作 48         printf(Please input two integers:49         scanf(%d%d50         sem_post(&can_add);信号量加一  *** 作 51     }        52 }

Socket编程

数据包的发送
（1）TCP（write/send）
基于流的，没有信息边界，所以发送的包的大小没有限制；但由于没有信息边界，就得要求要求应用程序自己能够把逻辑上的包分割出来。
（2）UDP(sendto)
基于包的，应用层的包在由下层包的传输过程中因尽量避免有分片——重组的发生，否则丢包的概率会很大，在以太网中，MTU的大小为46——1500字节，除掉IP层头、udp头，应用层的UDP包不要超过1472字节。鉴于Internet上的标准MTU值为576字节,所以我建议在进行Internet的UDP编程时。最好将UDP的数据长度控制在548字节(576-8-20)以内.

数据包的接收
（1）TCP(read/recv)
如果协议栈缓冲区实际收到的字节数大于所请求的字节数，则返回实际要读取的字节数，剩余未读取的字节数下次再读；
如果协议栈缓冲区实际收到的字节数小于所请求的字节数，则返回所能提供的字节数；
（2）UDP(recvfrom)
如果协议栈缓冲区实际收到的字节数大于所请求的字节数，在linux下会对数据报进行截段，并丢弃剩下的数据；
如果协议栈缓冲区实际收到的字节数小于所请求的字节数，则返回所能提供的字节数；

注意点
当发送函数返回时，并不表示数据包已经到达了目标计算机，仅仅说明待发送的数据包被协议栈给接收了；
UDP的数据包要么被接收，要么丢失；TCP的数据报一定会无差错按序交付给对方

TCP

服务端
1、连接WiFi或者开启AP,使模块接入网络
2、socket 创建一个套接字
socket可以认为是应用程序和网络之间信息传输通道，所以TCP编程服务端、客户端的第一步就是要建立这个信息传输的通道，主要通过socket函数完成。

3、 Bind socket信息
给在第一步中所创建的socket显式指定其ip地址和端口号(bind)
其中结构体为：

设置server的详情信息struct sockaddr_in server_addr,clIEnt_addr;u32_t sock_size= sockaddr_in);server_addr.sin_family = AF_INET; IPV4server_addr.sin_port = htons(2351); 端口绑定本机的所有IP地址htonl(INADDR_ANY)，确定某个inet_addr(“172.16.4.1”)server_addr.sin_addr.s_addr =htonl(INADDR_ANY); bind(connect_socket,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr));

4、 Listen确定请求队列的最大值

5、 accept等待接入
此函数为所有网络函数中最难理解的一个函数，它的调用将意味着服务端开始处理外来请求，如果没有外来请求（也就是没有Listen到请求进来）默认情况下则阻塞；当有外来请求时会新产生一个soket，并返回其描述符，应用程序将在这个新的socket上和请求者进行会话（读、写该socket），原套接字sockfd则继续侦听

6、 send
当send返回时，并不是表示数据已经发送到了对方，而仅仅表示数据已经到了协议栈的缓冲区中。最后一个值在ESP32中不可用

7、 recv
默认情况下，当没有可接收的数据时则阻塞，参数len表示最多接收多少个字节数，成功的接受的字节数完全可以小于len。最后一个值在ESP32中不可用

客户端
1、连接WiFi或者开启AP,使模块接入网络
2、socket 创建一个套接字，参考服务器
3、是指向服务端发起连接请求（请求成功的前提是服务端已经进入了accept状态）
结构体参数

绑定本机的所有IP地址htonl(INADDR_ANY)，确定某个inet_addr(“172.16.4.1”)server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(192.168.43.21); int ret=connect(clIEnt_fd,sock_size);连接服务器

4、recv 和 send

服务器示例

 2 #include <unistd.h> 3 #include <fcntl.h> 4 #include <sys/socket.h> 5 #include <arpa/inet.h> 6 #include <netinet/in.h> 7 #include <string.h>#define MAXCONN 8 Listen_fd,comm_fd;12      ret;13     int i=14     15     int sock_size= sockaddr_in);16     Listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,1)">0);创建一个socket,参数（IPV4,TCP,0)17     if(Listen_fd<19         perror(Failed to create socket:20         return -22     bzero(&server_addr,1)">清零server_addr23     server_addr.sin_family=AF_INET;IPV424     server_addr.sin_port=htons(8000);端口25     server_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;绑定主机全部网络地址26     setsockopt(Listen_fd,Sol_SOCKET,SO_REUSEADDR,&i,1)">设置套接字关联的选 项27     ret=bind(Listen_fd,1)">网络主机绑定28     if(ret==30         printf(Bind Successfully!\n31 32     ret=Listen(Listen_fd,MAXCONN);确定最大监听数33     34 35         printf(Listen Successfully!\n37     while((comm_fd=accept(Listen_fd,1)">struct sockaddr*)&clIEnt_addr,&sock_size))>=阻塞并等待接入38 39         char ipaddr[1640         inet_ntop(AF_INET,&clIEnt_addr.sin_addr.s_addr,ipaddr,1)">16);网络地址符转换41         printf(连接进入：%s\n42         43         {44             char buff[51245              count;46             count=read(comm_fd,buff,1)">511);读数据，接收47             if(count>判断接收的字节数是否大于零48             {49                 buff[count]=0;截断字符串50                 printf(收到来自 %s 的数据：%s\n51                 if(strncmp(buff,1)">quit4)==判断退出条件52                 {53                     printf(%s已经退出退出，等待下一个连接\n54                     break;退出此个连接，进行下一个连接接入55                 }56                 write(comm_fd,count);写数据，发送57             }58             else59 60                 printf(A talking is over!\n61                 break;  //客户端断开                  62 63         }64 65     close(Listen_fd);关闭连接66     return 67     68 }

客户端示例

 8 #include <int main(int argc,1)">char **argv) clIEnt_fd; sockaddr_in server_addr;char buf[16     char recv_buf[18     if(argc<20         printf(Usage:./clIEnt serverip\n21         22 23     bzero(&server_addr,1)">24     clIEnt_fd=socket(AF_INET,1)">25     server_addr.sin_family=AF_INET;26     server_addr.sin_port=htons(800027     server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[]);28     ret=connect(clIEnt_fd,1)">连接服务器29     if(ret<30 31         perror(Failed to connect:32         33 34     printf(Connect successfully!\n36     {    printf(请输入要发送的内容:37         fgets(buf,1)">512,stdin);从键盘获取字符串38         ret=write(clIEnt_fd,buf,strlen(buf));if(ret<=40             41         if(strncmp(buf,1)">){42             printf(程序退出\n43             ;    45         count=read(clIEnt_fd,recv_buf,1)">46         47 48             recv_buf[count]=截断接收的字符串49             printf(Echo:%s\n50         }    51         53             ;//服务器断开54 56     close(clIEnt_fd);57     58     59 }

UDP

服务器
1、创建socket
2、调用函数设置udp播

int  setsockopt(int  s,1)">int level,1)">int  optname,1)">const optval,socklen_t  optlen);头文件：<sys/socket.h>level : 选项级别（例如Sol_SOCKET）optname : 选项名（例如SO_broADCAST）optval : 存放选项值的缓冲区的地址optlen : 缓冲区长度返回值：成功返回0   失败返回-1并设置errno

3、绑定服务器信息bind
4、数据收发
数据发送

int  sendto(int sockfd,1)">voID *msg,size_t len,1)">int flags,1)">struct sockaddr *to,1)"> tolen);返回：大于0－成功发送数据长度；-－出错；UDP套接字使用无连接协议，因此必须使用sendto函数，指明目的地址；msg:发送数据缓冲区的首地址；len:缓冲区的长度；flags:传输控制标志，通常为0；to:发送目标；tolen: 地址结构长度——struct sockaddr)

数据接收

int  recvfrom(voID *buf,1)">struct sockaddr *from,1)">int *fromlen);返回：大于0——成功接收数据长度；-——出错；buf:接收数据的保存地址；len:接收的数据长度flags:是传输控制标志，通常为0；from:保存发送方的地址fromlen: 地址结构长度。

服务器示例

 1 #include <sys/socket.h> 2 #include <netinet/ 3 #include <arpa/inet.h> 4 #include < 5 #include <stdio.h> 7  sockfd;10     15     sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,1)">if(sockfd<18         perror(Failed to socket:19         21     bzero(&server_addr,sock_size);22     server_addr.sin_family=AF_INET;服务器相关参数设置23     server_addr.sin_port=htons(600024     server_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;25     setsockopt(sockfd,1)">));26     if(bind(sockfd,sock_size)<等待客户端接入，阻塞28         perror(Failed to bind:29         32 33         ret=recvfrom(sockfd,&sock_size);收到数据包34         if(ret>35 36             buff[ret]=37             inet_ntop(AF_INET,1)">38             printf(Receive a string from %s:%d,data:%s\n39             exit0){退出40               printf(Socket server exit 41               close(sockfd);关闭socket    42               44             sendto(sockfd,ret,1)">struct sockaddr*)&clIEnt_addr,1)">45     close(sockfd);    48 }

客户端示例

 8 #include <strings.h>Usage:./udpclIEnt serverip\n23     clIEnt_fd=socket(AF_INET,1)">24     bzero(&    {   In:31         fgets(buf,stdin);32         ret=sendto(clIEnt_fd,strlen(buf),1)">33         35             perror(Failed to sendto:36             37 38         40         count=recvfrom(clIEnt_fd,1)">struct sockaddr*)&sock_addr,1)">sock_size);42 43             recv_buf[count]=44             printf(48             perror(Failed to recvfrom:49                 close(clIEnt_fd);53     54     55 }