C/C++ Socket設(shè)置接收超時時間的多種方法

更新時間：2024年01月24日 10:29:56 作者：Dontla

網(wǎng)絡編程中經(jīng)常需要處理的一個問題就是如何正確地處理Socket超時,對于C/C++,有幾種常用的技術(shù)可以用來設(shè)置Socket接收超時時間,在這篇文章中,我們將詳細介紹如何在C/C++中設(shè)置Socket的非阻塞模式以及如何配置接收超時時間,需要的朋友可以參考下

C/C++ Socket設(shè)置非阻塞模式接收超時時間的多種方法

網(wǎng)絡編程中經(jīng)常需要處理的一個問題就是如何正確地處理Socket超時。對于C/C++，有幾種常用的技術(shù)可以用來設(shè)置Socket接收超時時間。在這篇文章中，我們將詳細介紹如何在C/C++中設(shè)置Socket的非阻塞模式以及如何配置接收超時時間。

非阻塞模式（fcntl）

默認情況下，Socket操作都是阻塞的。這意味著當調(diào)用某個Socket函數(shù)時（例如recv），如果數(shù)據(jù)還未就緒，函數(shù)會阻塞等待，直到有數(shù)據(jù)可用為止。然而，在許多情況下，讓函數(shù)阻塞并不是最佳解決方案（容易造成卡死）。這時，就需要使用非阻塞模式。

設(shè)置非阻塞模式

要將Socket設(shè)置為非阻塞模式，可以使用fcntl函數(shù)。以下是一段示例代碼：

int flags = fcntl(sock_fd, F_GETFL, 0);
fcntl(sock_fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

上述代碼首先獲取了Socket當前的文件狀態(tài)標志，然后將O_NONBLOCK標志位添加到文件狀態(tài)標志中，最后使用F_SETFL命令將新的文件狀態(tài)標志設(shè)置回Socket。此時，Socket已經(jīng)處于非阻塞模式。

非阻塞模式下的接收超時

在非阻塞模式下，如果沒有數(shù)據(jù)可用，recv函數(shù)會立即返回一個錯誤，并設(shè)置errno為EWOULDBLOCK或EAGAIN。因此，可以通過檢查errno來確定是否超時。以下是一段示例代碼：

#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX_RETRIES 5
#define SLEEP_DURATION 1000000 // One second
#define BUFFER_SIZE 1024

int retries = 0;
char buffer[BUFFER_SIZE];

while(retries < MAX_RETRIES) {
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer)); // Clear the buffer
    ssize_t recv_status = recv(sock_fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0);

    if(recv_status < 0) {
        if(errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN) {
            usleep(SLEEP_DURATION);
            retries++;
        } else {
            perror("Error in recv"); // Print error message
            break;
        }
    } else if(recv_status == 0) { // Socket is closed
        printf("Socket is closed by the peer\n");
        break;
    } else { 
        // Handle received data
        printf("Received data: %s\n", buffer);
        break;
    }
}

if(retries >= MAX_RETRIES) {
    printf("Failed to receive data after %d retries\n", MAX_RETRIES);
}

在上述代碼中，我們在一個循環(huán)中不斷地嘗試接收數(shù)據(jù)。如果recv返回了錯誤，并且errno被設(shè)置為EWOULDBLOCK或EAGAIN，我們就讓進程睡眠一段時間，然后重試。如果嘗試了指定的次數(shù)還未能成功接收到數(shù)據(jù)，那么我們就認為已經(jīng)超時。

這種方法的優(yōu)點是簡單直觀。但缺點是可能會占用大量的CPU資源，因為在超時期間，程序會不斷地在循環(huán)中運行。

使用select函數(shù)

另一種處理Socket超時的方法是使用select函數(shù)。select函數(shù)可以監(jiān)聽一組文件描述符，等待它們中的任何一個進入就緒狀態(tài)（例如，數(shù)據(jù)可讀），或者直到超時。這種方法的優(yōu)點是可以同時監(jiān)聽多個Socket，并且不會占用過多的CPU資源。

使用select設(shè)置接收超時

以下是一段使用select設(shè)置接收超時的示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define TIMEOUT_SECONDS 5
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    fd_set set;
    struct timeval timeout;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    int sock_fd;

    // TODO: Initialize the socket here. You need to write your own logic to do this.

    FD_ZERO(&set);
    FD_SET(sock_fd, &set);

    timeout.tv_sec = TIMEOUT_SECONDS;
    timeout.tv_usec = 0;

    int rv = select(sock_fd + 1, &set, NULL, NULL, &timeout);
    if(rv == 0) {
        // Timeout
        printf("Timeout occurred! No data after %d seconds.\n", TIMEOUT_SECONDS);
    } else if(rv < 0) {
        // Error occurred
        perror("Error occurred in select");
    } else {
        // Socket ready, can receive data now
        ssize_t bytes_received = recv(sock_fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0); // leave space for '\0'
        if(bytes_received < 0) {
            // Error occurred in recv
            perror("Error occurred in recv");
        } else {
            // Null-terminate the received data
            buffer[bytes_received] = '\0';
            printf("Received data: %s\n", buffer);
        }
    }

    // Clean up and close the socket
    if(close(sock_fd) < 0) {
        perror("Error occurred while closing the socket");
    }

    return 0;
}

在上述代碼中，我們首先初始化了一個文件描述符集合和一個時間間隔結(jié)構(gòu)體。然后，我們將目標Socket添加到文件描述符集合中，并設(shè)置了超時時間。最后，我們調(diào)用select函數(shù)并檢查其返回值。如果select返回0，表示已經(jīng)超時。如果select返回負數(shù)，表示發(fā)生了錯誤。如果select返回正數(shù)，表示有文件描述符已經(jīng)就緒，此時我們就可以調(diào)用recv來接收數(shù)據(jù)了。

setsockopt方法設(shè)置Socket超時

除了上述介紹的非阻塞模式和select函數(shù)，還有一種常用的方法是使用setsockopt函數(shù)來直接設(shè)置Socket的超時時間。

setsockopt函數(shù)概述

setsockopt函數(shù)用于設(shè)置指定的Socket選項。它的原型如下：

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
               const void *optval, socklen_t optlen);

這個函數(shù)接收五個參數(shù)：sockfd是要設(shè)置的Socket的文件描述符；level指定選項所在的協(xié)議層；optname是需要設(shè)置的選項的名稱；optval指向包含新選項值的緩沖區(qū)；optlen是optval緩沖區(qū)的大小。

使用setsockopt設(shè)置接收超時

在Socket編程中，SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO選項可以分別用來設(shè)置接收和發(fā)送超時。這兩個選項都位于套接字層，所以在調(diào)用setsockopt函數(shù)時，level參數(shù)應設(shè)為SOL_SOCKET。

以下是一段示例代碼，展示如何使用setsockopt設(shè)置接收超時：

struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = TIMEOUT_SECONDS;
timeout.tv_usec = 0;

if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)) < 0) {
    // Error occurred
}

在上述代碼中，我們首先創(chuàng)建了一個timeval結(jié)構(gòu)體，并設(shè)置了超時時間。然后，我們調(diào)用setsockopt函數(shù)，將SO_RCVTIMEO選項的值設(shè)置為指向timeout結(jié)構(gòu)體的指針。如果setsockopt返回負數(shù)，表示發(fā)生了錯誤。

需要注意的是，SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO選項設(shè)置的超時時間是一個總時間，而不是在Socket函數(shù)阻塞時每次等待的時間。這意味著，如果你在一個循環(huán)中多次調(diào)用recv函數(shù)，那么這些函數(shù)調(diào)用的總時間將不會超過你設(shè)置的超時時間。

完整示例代碼

下面是一個unix domain socket使用setsockopt函數(shù)設(shè)置接收超時的示例代碼（用文件套接字通信），其中FILE_PATH是文件路徑。

bool nonBlockingRecv()
{
    struct sockaddr_un addr;
    int sock_fd;
    char buffer[BUFFER_SIZE] = "REQ";
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(addr.sun_path, FILE_PATH.c_str());
    sock_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock_fd < 0)
    {
        std::cout << "Request socket failed\n";
        return false;
    }

    if (connect(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
    {
        std::cout << "Connect socket failed\n";
        close(sock_fd);
        return false;
    }

    //1.send command
    SEND_INFO(COMMAND);

    // Set recv timeout to 100ms
    struct timeval timeout;
    timeout.tv_sec = 0;
    timeout.tv_usec = 100000; // 100 ms
    if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)) < 0) 
    {
        std::cout << "Setting socket timeout failed\n";
        close(sock_fd);
        return false;
    }

    //2.receive response of register req
    memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
    int recv_status = recv(sock_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
    if (recv_status < 0) 
    {
        if (errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN) 
        {
            std::cout << "Receive timeout\n";
        } 
        else 
        {
            std::cout << "Receive error\n";
        }
        close(sock_fd);
        return false;
    }

    std::cout << "Received [" << buffer << "] from manager" << std::endl;

    //3.check result
    if (NULL != strstr(buffer, SUCCESS.c_str()))//receive success.
    {
        std::cout << "Received success\n";
        close(sock_fd);
        return true;
    }
    else
    {
        std::cout << "Received fail\n";
        close(sock_fd);
        return false;
    }
}

小結(jié)

使用setsockopt函數(shù)設(shè)置SO_RCVTIMEO選項是一種直接且有效的方法來設(shè)置Socket接收超時。這種方法的優(yōu)點是簡單直觀，只需要一行代碼就可以完成設(shè)置。然而，它的缺點是靈活性較差，因為它只能設(shè)置一個固定的超時時間，而不能動態(tài)地根據(jù)網(wǎng)絡狀況調(diào)整超時時間。

總結(jié)

在C/C++中，有多種方法可以用來設(shè)置Socket接收超時時間。非阻塞模式和select函數(shù)亦或setsockopt函數(shù)都是處理這個問題的有效工具。需要注意的是，選擇哪種方法取決于具體的應用場景。例如，如果你需要同時處理多個Socket，那么select函數(shù)可能是更好的選擇。如果想要方便，setsockopt函數(shù)可以考慮

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