UNIX: разработка сетевых приложений

Простейший способ обработки подобной проблемы чтения-записи — это открытие двух стандартных потоков ввода-вывода для данного сокета: одного для чтения и другого для записи.

Пример: функция str_echo, использующая стандартный ввод-вывод

Сейчас мы модифицируем наш эхо-сервер TCP (см. листинг 5.2) для использования стандартного ввода-вывода вместо функций readline и writen. В листинге 14.6 представлена версия нашей функции str_echo, использующая стандартный ввод-вывод. (С этой версией связана проблема, которую мы вскоре опишем.)

Листинг 14.6. Функция str_echo, переписанная с использованием стандартного ввода-вывода

 //advio/str_echo_stdiо02.с
  1 #include "unp.h"

  2 void
  3 str_echo(int sockfd)
  4 {
  5 char line[MAXLINE];
  6 FILE *fpin, *fpout;

  7 fpin = Fdopen(sockfd, "r");
  8 fpout = Fdopen(sockfd, "w");

  9 while (Fgets(line, MAXLINE, fpin) != NULL)
 10 Fputs(line, fpout);
 11 }

Преобразование дескриптора в поток ввода и поток вывода

7-10 Функцией fdopen создаются два стандартных потока ввода-вывода: один для ввода и другой для вывода. Вызовы функций readline и writen заменены вызовами функций fgets и fputs.

Если мы запустим наш сервер с этой версией функции str_echo и затем запустим наш клиент, мы увидим следующее:

 hpux % tcpcli02 206.168.112.96
  hello, world мы набираем эту строку, но не получаем отражения
  and hi и на эту строку нет ответа
  hello?? и на эту строку нет ответа
  ^D наш символ конца файла
 hello, world затем выводятся три отраженные строки
 and hi
 hello??

Здесь возникает проблема буферизации, поскольку сервер ничего не отражает, пока мы не введем наш символ конца файла. Выполняются следующие шаги:

Мы набираем первую строку ввода, и она отправляется серверу.

Сервер читает строку с помощью функции fgets и отражает ее с помощью функции fputs.

Но стандартный поток ввода-вывода сервера полностью буферизованстандартной библиотекой ввода-вывода. Это значит, что библиотека копирует отраженную строку в свой стандартный буфер ввода-вывода для этого потока, но не выдает содержимое буфера в дескриптор, поскольку буфер не заполнен.

Мы набираем вторую строку ввода, и она отправляется серверу.

Сервер читает строку с помощью функции fgets и отражает ее с помощью функции fputs.

Снова стандартная библиотека ввода-вывода сервера только копирует строку в свой буфер, но не выдает содержимое буфера в дескриптор, поскольку он не заполнен.

По тому же сценарию вводится третья строка.

Мы набираем наш символ конца файла, и функция str_cli(см. листинг 6.2) вызывает функцию shutdown, посылая серверу сегмент FIN.

TCP сервера получает сегмент FIN, который читает функция fgets, в результате чего функция fgets возвращает пустой указатель.

Функция str_echo возвращает серверу функцию main(см. листинг 5.9), и дочерний процесс завершается при вызове функции exit.

Библиотечная функция exit языка С вызывает стандартную функцию очистки ввода-вывода [110, с. 162-164], и буфер вывода, который был частично заполнен нашими вызовами функции fputs, теперь выводит скопившиеся в нем данные.

Дочерний процесс сервера завершается, в результате чего закрывается его присоединенный сокет, клиенту отсылается сегмент FIN и заканчивается последовательность завершения соединения TCP.

Наша функция str_cli получает и выводит три отраженных строки.

Затем функция str_cli получает символ конца файла на своем сокете, и клиент завершает свою работу.

Проблема здесь заключается в том, что буферизация на стороне сервера выполняется автоматически стандартной библиотекой ввода-вывода. Существует три типа буферизации, выполняемой стандартной библиотекой ввода-вывода.

1. Полная буферизация( fully buffered) означает, что ввод-вывод имеет место, только когда буфер заполнен, процесс явно вызывает функцию fflush или процесс завершается посредством вызова функции exit. Обычный размер стандартного буфера ввода-вывода — 8192 байта.

2. Буферизация по строкам( line buffered) означает, что ввод-вывод имеет место, только когда встречается символ перевода строки, процесс вызывает функцию fflush или процесс завершается вызовом функции exit.

3. Отсутствие буферизации( unbuffered) означает, что ввод-вывод имеет место каждый раз, когда вызывается функция стандартного ввода-вывода.

Большинство реализаций Unix стандартной библиотеки ввода-вывода используют следующие правила:

Стандартный поток ошибок никогда не буферизуется.

Стандартные потоки ввода и вывода буферизованы полностью, если они не подключены к терминальному устройству, в противном случае они буферизуются по строкам.