docs: update docs/c.md (#821)
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223
docs/c.md
223
docs/c.md
@ -1301,6 +1301,229 @@ void main (){
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// 文件大小: 18 bytes
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## C 网络编程
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### 网络编程介绍
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C使用sockets进行网络通信。包含头文件：
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- `#include <sys/socket.h>`: 套接字操作，如创建、绑定和监听套接字
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- `#include <arpa/inet.h>`: IP 地址转换
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- `#include <unistd.h>`: 关闭套接字等
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- `#include <netinet/in.h>`: 网络地址结构定义和相关敞亮
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### 创建套接字
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网络通信的第一步是创建套接字。套接字是网络通信的基础，通过它可以与远程主机进行数据交换。
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#### 服务端
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```cpp
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int server_fd, new_socket; // 定义服务器文件描述符和新连接的套接字
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int port = 8080; // 服务器使用的端口号
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// 创建套接字文件描述符
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// AF_INET 表示使用 IPv4 协议，SOCK_STREAM 表示使用 TCP 协议，协议参数通常为 0（默认 TCP）
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if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
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perror("socket failed");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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```
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#### 客户端
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```cpp
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int sock = 0; // 客户端的套接字描述符
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struct sockaddr_in serv_addr; // 定义服务器地址结构体
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// 创建套接字
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if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
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perror("Socket creation failed");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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```
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### 绑定套接字
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服务端创建套接字后，需要将其绑定到特定的 IP 地址和端口，以便客户端能够连接。
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#### 服务端
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```cpp
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struct sockaddr_in address; // 定义存储地址信息的结构体
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address.sin_family = AF_INET; // 设置地址族为 IPv4
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address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 将服务器绑定到所有可用的网络接口（即本机的所有 IP 地址）
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address.sin_port = htons(port); // 将端口号转换为网络字节序，大端模式
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// 将套接字绑定到指定的地址和端口上
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// bind() 将服务器的文件描述符与 IP 地址和端口号进行绑定，以便客户端能够通过该地址和端口访问服务器
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if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
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perror("bind failed");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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```
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### 监听和接收连接
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服务端在绑定套接字之后，需要进入监听状态，以等待客户端的连接请求。
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#### 服务端
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```cpp
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// 开始监听客户端连接
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// 监听连接请求
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// listen() 函数将套接字设置为被动模式，准备接收来自客户端的连接请求
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if (listen(server_fd, 3) < 0) { // 第二个参数 3 表示连接请求的队列大小
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perror("listen failed");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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int addrlen = sizeof(address); // 获取地址结构体的大小
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// accept() 函数会阻塞等待客户端的连接请求，一旦连接请求到来，创建一个新的套接字 new_socket 用于数据传输
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if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
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perror("accept failed");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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```
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### 连接到服务端
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客户端使用 `connect()` 函数连接到服务器的 IP 地址和端口。
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#### 客户端
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```cpp
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// 设置服务器地址
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serv_addr.sin_family = AF_INET; // 设置地址族为 IPv4
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serv_addr.sin_port = htons(port); // 将端口号转换为网络字节序
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// 将 IP 地址转换为二进制并存储在 serv_addr 结构体中
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if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
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perror("Invalid address/ Address not supported");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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// 连接服务器
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// connect() 函数将客户端的套接字与服务器的地址绑定，从而建立连接
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if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
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perror("Connection Failed");
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exit(EXIT_FAILURE);
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}
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### 发送和接收数据
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一旦连接建立，服务端和客户端可以通过套接字发送和接收数据。
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#### 服务端
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```cpp
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// 服务端从客户端接收数据
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char buffer[1024] = {0}; // 缓冲区，用于存储接收的数据
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int valread = read(new_socket, buffer, 1024); // 从客户端读取数据
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printf("Client: %s\n", buffer); // 打印接收到的客户端数据
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// 服务端发送响应数据给客户端
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const char *response = "Hello from server"; // 响应消息
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send(new_socket, response, strlen(response), 0); // 发送数据到客户端
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printf("Server message sent\n");
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```
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#### 客户端
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```cpp
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// 客户端发送数据给服务端
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const char *message = "Hello from client"; // 要发送的消息
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send(sock, message, strlen(message), 0); // 发送数据到服务端
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printf("Client message sent\n");
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// 客户端从服务端接收响应数据
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char buffer[1024] = {0}; // 缓冲区，用于存储接收到的数据
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int valread = read(sock, buffer, 1024); // 读取服务端的响应数据
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printf("Server: %s\n", buffer); // 打印接收到的服务端数据
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### 关闭套接字
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完成通信后，双方都应关闭各自的套接字以释放资源。
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#### 服务端
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```cpp
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// 关闭服务端套接字
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close(new_socket); // 关闭用于数据传输的客户端套接字
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close(server_fd); // 关闭服务器的监听套接字
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```
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#### 客户端
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```cpp
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// 关闭客户端套接字
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close(sock); // 关闭客户端的套接字
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## I/O多路复用
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### 多路复用介绍
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在网络编程中，服务端可以使用 I/O 多路复用 技术，如 `select`、`poll` 或 `epoll`。这些技术允许服务端同时监听多个文件描述符（如套接字），并在其中一个发生事件时进行处理，提升系统效率。包含头文件：
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- `#include <sys/select.h>`: 提供 `select`
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- `#include <poll.h>`: 提供 `poll`
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- `#include <sys/epoll.h>`: 提供`epoll`
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### 使用select
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```c
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fd_set read_fds; // 定义文件描述符集合
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FD_ZERO(&read_fds); // 清空集合
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FD_SET(server_socket, &read_fds); // 将服务端套接字加入集合
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int max_fd = server_socket;
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int activity = select(max_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL); // 等待事件发生
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if (activity < 0 && errno != EINTR) {
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perror("select error");
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}
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### 使用poll
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```c
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struct pollfd fds[2]; // 定义文件描述符数组
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fds[0].fd = server_socket;
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fds[0].events = POLLIN; // 监听读事件
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int poll_count = poll(fds, 2, -1); // 等待事件
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if (poll_count < 0) {
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perror("poll error");
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}
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### 使用epoll
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```c
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int epoll_fd = epoll_create1(0); // 创建 epoll 文件描述符
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struct epoll_event event;
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event.events = EPOLLIN;
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event.data.fd = server_socket;
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if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, server_socket, &event) == -1) {
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perror("epoll_ctl failed");
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}
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struct epoll_event events[10]; // 事件数组
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int event_count = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1); // 等待事件发生
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for (int i = 0; i < event_count; i++) {
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if (events[i].data.fd == server_socket) {
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// 处理服务端套接字上的事件
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}
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}
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杂项
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