socket执行accept函数时没有进入阻塞状态，而是陷入了无限循环

Posted 2020-09-02 Harley_Quinn

接着前两天继续看《VC深入详解》的网络编程部分，这次我快速看了遍书上的函数以及套接字C-S模型，然后自己从0开始写了个简单的服务端，结果发现一直在输出

而明明我还没有写客户端程序，由于打印的代码只有一处，在如下的while循环里

	while (true)
	{
 		/* 5. 接收客户端发送的连接请求 */
 		SOCKET sockConnect = accept(sockServer, (SOCKADDR*)&addrClient, &len);
 		/* 6. [发送/接收]数据 */
		char sendBuf[BUFSIZ];
		char ipBuf[INET_ADDRSTRLEN];
		sprintf(sendBuf, "Welcome [IP: %s] to Server",
			inet_ntop(AF_INET, &addrClient.sin_addr, ipBuf, sizeof(ipBuf)));
 		send(sockConnect, sendBuf, sizeof(sendBuf), 0);

		char recvBuf[BUFSIZ];
		recv(sockConnect, recvBuf, BUFSIZ, 0);
		printf("Receive Data: %s\\n", recvBuf);
		/* 7. 断开连接，关闭套接字 */
		closesocket(sockConnect);
	}

引用《UNIX网络编程》：accept函数由TCP服务器调用，用于从完成连接队列头返回下一个已完成连接。如果已完成连接队列为空，那么进程被投入睡眠（假定套接字为默认的阻塞方式）。

调试发现，每一次accept函数都成功完成并执行后续代码，所以才会有无限循环打印的现象。仔细对比书上代码和说明，我的accept函数也没有用错，于是头疼了很久。

How often have I said to you that when you have eliminated the impossible, whatever remains, however improbable, must be the truth?

既然我没有得到程序错误的真相，那么说明我没有排除掉所有的错误。回顾之前代码，我跟示例代码的区别就在于我把绑定IP和端口的代码封装起来了。

    /* 3. 绑定套接字到本地的地址和端口 */
    SOCKADDR_IN addrServer = SockAddr(6000, "127.0.0.1");
    /* 4. 将套接字设为监听模式, 准备接收连接请求 */
    listen(sockServer, SOMAXCONN);

inline SOCKADDR_IN SockAddr(u_short port, PCSTR ip, int af = AF_INET)
{
	SOCKADDR_IN sockAddr_In;
	sockAddr_In.sin_family = af;
	sockAddr_In.sin_port = htons(port);
	auto& addr = sockAddr_In.sin_addr.S_un.S_addr;
	int err = inet_pton(af, ip, &addr);
	if (err == 0)
	{
		throw std::runtime_error("IP地址字节序从网络转换到主机出错!");
	}
	else if (err == -1)
	{
		throw std::runtime_error("IP地址输入格式无效!");
	}
	return sockAddr_In;
}

但是错误并没有出在我的SockAddr函数，而是在于我没有绑定！漏掉了关键的一行代码

bind(sockServer, (SOCKADDR*)&addrServer, sizeof(SOCKADDR));

我仅仅只是创建了一个包含协议家族、IP地址、端口号的结构体SOCKADDR_IN，虽然也输入了IP和端口信息，但是却没有把SOCKADDR_IN当做SOCKADDR类型（套接字的地址信息）和SOCKET（套接字本身）进行绑定，而没有绑定的后果呢？

继续引用《UNIX网络编程》：如果一个TCP客户或服务器未曾调用bind捆绑一个端口，当调用connect或listen时，内核就要为套接字选择一个临时端口。让内核选择临时端口对于TCP服务器来说非常罕见，因为服务器是通过它们的众所周知端口被大家认识。

调试发现sockConnect（也就是accept的返回值）是4294967295。稍微敏感的就会发现，这是32位无符号整型的上限值，也就是2^32-1，而SOCKET类型实际上就是UINT_PTR（unsigned int表示的指针，也就是32位地址）

typedef UINT_PTR        SOCKET;

再仔细看看《UNIX网络编程》上关于accept函数的解释

若出错则为-1，UNIX上的accept是返回int，而windows上则是相当于返回unsigned int，-1的二进制表示就是每一位都为1，对应unsigned int的上限值（UINT_MAX）。所以刚才并不是每次都连接成功，而是每次都连接出错（因为试图用一个未绑定地址的服务器socket来接收客户的连接请求），返回错误码-1。如果accept正常，则是有客户连接则返回一个表示连接的socket，没有客户连接则使进程睡眠直到有客户连接（即阻塞）。

总结下来，根本原因还是socket没有配置好就调用accept函数了，同样，如果注释掉listen那行，也会出现同样的现象。

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最后附上一点感悟，急于求成反而会浪费更多的时间，但也有个好处，如果照着书上代码敲一遍，运行正确，然后再看看每个函数代表什么，也许当时就清楚了，但是后来出错时可能就不知道到底掉到那个坑了。有出错经验也不错。《UNIX网络编程》确实是本不错的书，对套接字API讲得很详细，像htnol还有inet_addr等转换函数还是看这本书讲得更清楚。