《TCP/IP网络编程》第 15 章 套接字和标准I/O 笔记
第 15 章 套接字和标准I/O
本章代码,在TCP-IP-NetworkNote中可以找到。
15.1 标准 I/O 的优点
15.1.1 标准 I/O 函数的两个优点
下面是标准 I/O 函数的两个优点:
- 标准 I/O 函数具有良好的移植性
- 标准 I/O 函数可以利用缓冲提高性能
创建套接字时,操作系统会准备 I/O 缓冲。此缓冲在执行 TCP 协议时发挥着非常重要的作用。此时若使用标准 I/O 函数,将得到额外的缓冲支持。如下图:
假设使用 fputs 函数进行传输字符串 「Hello」时,首先将数据传递到标准 I/O 缓冲,然后将数据移动到套接字输出缓冲,最后将字符串发送到对方主机。
设置缓冲的主要目的是为了提高性能。从以下两点可以说明性能的提高:
- 传输的数据量
- 数据向输出缓冲移动的次数。
比较 1 个字节的数据发送 10 次的情况和 10 个数据包发送 1 次的情况。发送数据时,数据包中含有头信息。头信与数据大小无关,是按照一定的格式填入的。假设头信息占 40 个字节,需要传输的数据量也存在较大区别:
- 1 个字节 10 次:40*10=400 字节
- 10个字节 1 次:40*1=40 字节。
15.1.2 标准 I/O 函数和系统函数之间的性能对比
下面是利用系统函数的示例:
下面是使用标准 I/O 函数复制文件
对于以上两个代码进行测试,明显基于标准 I/O 函数的代码跑的更快
15.1.3 标准 I/O 函数的几个缺点
标准 I/O 函数存在以下几个缺点:
- 不容易进行双向通信
- 有时可能频繁调用 fflush 函数
- 需要以 FILE 结构体指针的形式返回文件描述符。
15.2 使用标准 I/O 函数
15.2.1 利用 fdopen 函数转换为 FILE 结构体指针
函数原型如下:
#include <stdio.h>
FILE *fdopen(int fildes, const char *mode);
/*
成功时返回转换的 FILE 结构体指针,失败时返回 NULL
fildes : 需要转换的文件描述符
mode : 将要创建的 FILE 结构体指针的模式信息
*/
以下为示例:
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
FILE *fp;
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC); //创建文件并返回文件描述符
if (fd == -1)
{
fputs("file open error", stdout);
return -1;
}
fd = fdopen(fd, "w"); //返回 写 模式的 FILE 指针
fputs("NetWork C programming \n", fp);
fclose(fp);
return 0;
}
编译运行:
gcc desto.c -o desto
./desto
cat data.dat
运行结果:
文件描述符转换为 FILE 指针,并可以通过该指针调用标准 I/O 函数。
15.2.2 利用 fileno 函数转换为文件描述符
函数原型如下:
#include <stdio.h>
int fileno(FILE *stream);
/*
成功时返回文件描述符,失败时返回 -1
*/
示例:
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
FILE *fp;
int fd = open("data.dat", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
if (fd == -1)
{
fputs("file open error");
return -1;
}
printf("First file descriptor : %d \n", fd);
fp = fdopen(fd, "w"); //转成 file 指针
fputs("TCP/IP SOCKET PROGRAMMING \n", fp);
printf("Second file descriptor: %d \n", fileno(fp)); //转回文件描述符
fclose(fp);
return 0;
}
15.3 基于套接字的标准 I/O 函数使用
把第四章的回声客户端和回声服务端的内容改为基于标准 I/O 函数的数据交换形式。
代码如下:
编译运行:
gcc echo_client.c -o eclient
gcc echo_stdserv.c -o eserver
结果:
可以看出,运行结果和第四章相同,这是利用标准 I/O 实现的。
15.4 习题
以下答案仅代表本人个人观点,可能不是正确答案。
-
请说明标准 I/O 的 2 个优点。他为何拥有这 2 个优点?
答:①具有很高的移植性②有良好的缓冲提高性能。因为这些函数是由 ANSI C 标准定义的。适合所有编程领域。
-
利用标准 I/O 函数传输数据时,下面的说法是错误的:
调用 fputs 函数传输数据时,调用后应立即开始发送!
为何上述说法是错误的?为达到这种效果应该添加哪些处理过程?
答:只是传输到了缓冲中,应该利用 fflush 来刷新缓冲区。