詳解fionread函數

fionread函數是一個Linux系統下的網路編程函數，主要用於非阻塞IO讀取。在涉及網路編程時，我們一般會遇到阻塞和非阻塞兩種方式，如果採用阻塞方式，系統在讀取數據時，如果讀取到了數據，則會一直等待直到讀完數據為止，而在非阻塞方式下，則可以選擇立即返回已經存在的數據，並使讀取過程儘可能快。

一、使用方法

fionread函數的使用方法如下：

#include<fcntl.h>
int fionread(int sockfd, FIONREAD int* argp);

該函數包含兩個參數：

• sockfd：表示socket文件描述符
• argp：表示返回所讀數據的大小

其中，argp需要傳遞一個指向FIONREAD類型對象的指針，該對象類型定義為：

struct FIONREAD {
    u_long  ul;  
};

該struct中只有一個成員變數ul，用於保存讀取數據的位元組數。

二、適用場景

在一些需要使用非阻塞IO的場景中，fionread函數是非常有用的。其可以幫助我們檢測是否可以從指定的socket文件描述符中讀取數據，而無需等待或阻塞。

比如，在多路復用（multiplexing）中，我們需要同時處理多個socket連接，如果每個socket都阻塞讀取數據的話，那麼處理效率會非常低。此時就可以使用fionread函數幫助我們檢測是否存在數據可讀，如果有數據，則可以使用阻塞方式讀取數據而不會影響其他socket的讀寫。

三、實例演示

下面通過一個簡單的例子來介紹如何使用fionread函數：

1. 創建socket連接

首先我們需要創建一個socket連接，這裡以TCP連接為例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;

    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("創建socket連接失敗\n");
        exit(1);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080); 
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        printf("連接伺服器失敗\n");
        exit(1);
    }

    printf("成功連接伺服器\n");

    //其他操作...

    close(sockfd);

    return 0;
}

2. 使用fionread函數讀取數據

在連接socket成功後，我們嘗試使用fionread函數讀取數據，如果存在數據，則會列印出讀取到的數據位元組數，代碼如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<fcntl.h>

struct FIONREAD {
    u_long  ul;  
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    struct FIONREAD fionread;

    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("創建socket連接失敗\n");
        exit(1);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080); 
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        printf("連接伺服器失敗\n");
        exit(1);
    }

    printf("成功連接伺服器\n");

    //使用fionread函數讀取socket數據
    if(ioctl(sockfd, FIONREAD, &fionread) < 0) {
        printf("使用fionread讀取數據失敗\n");
        exit(1);
    }

    printf("讀取到的數據位元組數為：%lu\n", fionread.ul);

    close(sockfd);

    return 0;
}

在該例子中，我們簡單演示了使用fionread函數檢測socket是否存在數據可讀，如果存在，則可以使用阻塞方式讀取數據。

四、注意事項

雖然fionread函數對於非阻塞IO操作非常有用，但是在使用時還需要注意以下事項：

• fionread函數只適用於非阻塞IO場景下，如果使用在阻塞IO場景下，會阻塞讀取。
• 使用fionread函數的程序需要保證socket的綁定和監聽已經完成。
• 使用fionread函數後，如果存在數據可讀，則需要使用阻塞方式讀取數據。
• 如果使用多個線程或進程進行IO處理，則需要考慮數據同步和鎖機制。

因此，在實際應用中使用fionread需要謹慎，需要結合實際場景進行合理的選擇。