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readn, writen and readline functions in Linux network programming: how to read and write byte streams efficiently

王林

Release： 2024-02-14 13:00:03

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在Linux网络编程中，我们经常需要使用字节流套接字来进行数据的传输和接收。但是，字节流套接字上调用read和write函数时，输入或输出的字节数可能比请求的数量少，因为内核中用于套接字的缓冲区是有限制的，需要调用者多次调用read或write函数。这样会增加编程的复杂度和出错的可能性。为了解决这个问题，我们可以使用一些封装好的函数来实现固定长度或按行读写的功能，这些函数就是readn、writen和readline函数。本文将介绍这些函数的作用、原理、实现和使用方法，帮助你提高Linux网络编程的效率和可靠性。

readn, writen and readline functions in Linux network programming: how to read and write byte streams efficiently

readn函数功能：在网络编程的读取数据中，通常会需要用到一个读指定字节才返回的函数，linux系统调用中没有给出，需要自己封装。

readn实现代码：

int readn(int fd, void *vptr, size_t n)
{
  size_t     nleft = n;     //readn函数还需要读的字节数
  ssize_t    nread = 0;     //read函数读到的字节数
  unsigned char *ptr = (char *)vptr; //指向缓冲区的指针

  while (nleft > 0)
  {
    nread = read(fd, ptr, nleft);
    if (-1 == nread)
    {
      if (EINTR == errno)
        nread = 0;
      else
        return -1;
    }
    else if (0 == nread)
    {
      break;
    }
    nleft -= nread;
    ptr += nread;
  }
  return n - nleft;
}

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writen函数功能：读满n个字节才返回

writen代码实现：

int writen(int fd, const void *vptr, size_t n)
{
  size_t     nleft = n; //writen函数还需要写的字节数
  ssize_t    nwrite = 0; //write函数本次向fd写的字节数
  const char*  ptr = vptr; //指向缓冲区的指针

  while (nleft > 0)
  {
    if ((nwrite = write(fd, ptr, nleft)) if (nwrite else
        return -1;
    }
    nleft -= nwrite;
    ptr += nwrite;
  }
  return n;
}

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readline函数功能：读到’\n’或者读满缓冲区才返回

readline函数实现：

static ssize_t readch(int fd, char *ptr)
{
  static int     count = 0;
  static char*    read_ptr = 0;
  static char    read_buf[1024*4] = {0};

  if (count read(fd, read_buf, sizeof(read_buf));
    if (-1 == count)
      if (EINTR == errno)
        goto again;
      else
        return -1;
    else if (0 == count)
      return 0;
    read_ptr = read_buf;
  }
  count--;
  *ptr = *read_ptr++;
  return 1;
}

ssize_t readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
{
  ssize_t    i = 0;
  ssize_t    ret = 0;
  char      ch = '\0';
  char*     ptr = NULL;

  ptr = (char *)vptr;

  for (i = 1; i if (1 == ret)
    {
      *ptr++ = ch;
      if ('\n' == ch)
        break;
    }
    else if (0 == ret)
    {
      *ptr = 0;
      return i-1;
    }
    else
      return -1;
  }
  *ptr = 0;
  return i;
}

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通过本文，你应该对readn、writen和readline函数有了一个基本的了解，它们是对read和write函数的封装，可以实现固定长度或按行读写的功能，避免了字节流套接字上读写时可能出现的不足或错误。当然，这些函数也不是完美无缺的，它们有一些局限性和注意事项，比如对于非阻塞套接字、多线程环境、信号处理等情况，需要进行额外的处理或修改。总之，readn、writen和readline函数是Linux网络编程中非常有用的工具，值得你深入学习和掌握。

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