Uso de Socket en C para realizar el envío de mensajes TCP asincrónicos de subprocesos múltiples

En este artículo, exploraremos cómo utilizar socket en lenguaje C para implementar un sistema de mensajes TCP de envío asincrónico y de subprocesos múltiples. Aunque la biblioteca estándar de C no admite de forma nativa la programación asincrónica y de subprocesos múltiples, podemos usar la biblioteca y el socket de subprocesos POSIX (pthread) para lograr el objetivo.

conocimiento básico

TCP (Protocolo de control de transmisión) es un protocolo de comunicación basado en flujo de bytes, confiable y orientado a la conexión.

Socket es una interfaz de programación de red que permite a las aplicaciones enviar y recibir datos a través de la red.

La programación multiproceso es un método para ejecutar múltiples tareas simultáneamente, y cada tarea se ejecuta en un hilo separado.

La mensajería asincrónica es un modelo de programación en el que el remitente de un mensaje no necesita esperar a que el receptor procese el mensaje, puede regresar inmediatamente y continuar con otras tareas.

empezar a darse cuenta

Primero, debemos incluir los archivos de encabezado necesarios.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

Luego, definimos una función send_messageque será llamada en un nuevo hilo para enviar el mensaje.

void* send_message(void* arg)
{
    
    
    char* message = (char*)arg;
    int sock;
    struct sockaddr_in server;

    // Create socket
    sock = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0);
    if (sock == -1)
    {
    
    
        perror("Could not create socket");
        return NULL;
    }

    server.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(8888);

    // Connect to remote server
    if (connect(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)
    {
    
    
        perror("Connect failed");
        return NULL;
    }

    // Send some data
    if (send(sock, message, strlen(message), 0) < 0)
    {
    
    
        perror("Send failed");
        return NULL;
    }

    close(sock);

    return NULL;
}

Esta send_messagefunción primero crea un socket y se conecta al servidor remoto. Luego, envía un mensaje y cierra el socket.

Ahora, podemos crear varios hilos en la función principal y cada hilo envía un mensaje.

int main()
{
    
    
    // Array of messages to be sent
    char* messages[] = {
    
    "Hello", "from", "C"};

    // Create a new thread for each message
    pthread_t threads[sizeof(messages)/sizeof(char*)];
    for (int i = 0; i < sizeof(messages)/sizeof(char*); i++)
    {
    
    
       if (pthread_create(&threads[i], NULL, send_message, messages[i]) < 0)
       {
    
    
           perror("Could not create thread");
           return 1;
       }
    }

    // Wait for all threads to finish
    for (int i = 0; i < sizeof(threads)/sizeof(pthread_t); i++)
    {
    
    
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    return 0;
}

En este código, creamos un nuevo hilo para cada mensaje que se enviará y pasamos send_messagela función como función del hilo. Luego, esperamos a que se completen todos los hilos.

Descripción de la función principal

1. función de enchufe

La función de socket se utiliza para crear un socket y devolver el descriptor de archivo del socket, que se <sys/socket.h>define en el archivo de encabezado. Su prototipo de función es el siguiente:

int socket(int domain, int type, int protocol);

• domain: Este parámetro especifica la familia de protocolos (Protocol Family) utilizada. Las familias de protocolos comunes incluyen AF_INET (protocolo de red IPv4), AF_INET6 (protocolo de red IPv6), etc.

• type: este parámetro especifica el tipo de servicio. Los tipos de servicios comunes incluyen SOCK_STREAM (que proporciona una transmisión de datos estable orientada a la conexión, es decir, el protocolo TCP), SOCK_DGRAM (que proporciona una transmisión de datos inestable sin conexión, es decir, el protocolo UDP), etc.

• protocol: este parámetro generalmente se establece en 0, lo que permite que el sistema typeseleccione automáticamente el protocolo apropiado, como TCP o UDP.

Si la función de socket tiene éxito, devuelve un nuevo descriptor de socket; de lo contrario, devuelve -1 y establece errno en el número de error.

2. función pthread_create

La función pthread_create se utiliza para crear un nuevo hilo y permitir que el nuevo hilo ejecute la función especificada. Está <pthread.h>definido en el archivo de encabezado. Su prototipo de función es el siguiente:

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

• thread: Este es un parámetro de salida que devuelve el ID del hilo recién creado.

• attr: Un puntero a una estructura de atributos de hilo, utilizado para establecer los atributos del nuevo hilo. Si se establece en NULL, se utilizan las propiedades predeterminadas.

• start_routine: un puntero de función que apunta a la función que ejecutará el nuevo hilo.

• arg: Un puntero al start_routineparámetro que se va a pasar.

Si la función pthread_create tiene éxito, devuelve 0; si falla, devuelve un código de error distinto de cero (tenga en cuenta que esta función no establece errno). El hilo recién creado start_routinecomienza a ejecutarse desde la dirección de la función y, una vez que start_routineregresa, el hilo finalizará automáticamente.

conclusión

Este es un ejemplo simple del uso de sockets en C para implementar el envío asincrónico de subprocesos múltiples de mensajes TCP. Este es un ejemplo básico; el uso real puede requerir agregar código de manejo de errores y manejo de excepciones. Al mismo tiempo, debido a que el lenguaje C no tiene soporte integrado para subprocesos múltiples o asincrónicos, este método no es completamente asincrónico, pero podemos simular un comportamiento asincrónico mediante el uso de subprocesos múltiples.