网络编程中经常需要处理的一个问题就是如何正确地处理Socket超时。对于C/C++，有几种常用的技术可以用来设置Socket接收超时时间。在这篇文章中，我们将详细介绍如何在C/C++中设置Socket的非阻塞模式以及如何配置接收超时时间。
默认情况下，Socket操作都是阻塞的。这意味着当调用某个Socket函数时（例如recv），如果数据还未就绪，函数会阻塞等待，直到有数据可用为止。然而，在许多情况下，让函数阻塞并不是最佳解决方案（容易造成卡死）。这时，就需要使用非阻塞模式。
要将Socket设置为非阻塞模式，可以使用fcntl函数。以下是一段示例代码：
int flags = fcntl(sock_fd, F_GETFL, 0);
fcntl(sock_fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
上述代码首先获取了Socket当前的文件状态标志，然后将O_NONBLOCK标志位添加到文件状态标志中，最后使用F_SETFL命令将新的文件状态标志设置回Socket。此时，Socket已经处于非阻塞模式。
在非阻塞模式下，如果没有数据可用，recv函数会立即返回一个错误，并设置errno为EWOULDBLOCK或EAGAIN。因此，可以通过检查errno来确定是否超时。以下是一段示例代码：
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_RETRIES 5
#define SLEEP_DURATION 1000000 // One second
#define BUFFER_SIZE 1024
int retries = 0;
char buffer[BUFFER_SIZE];
while(retries < MAX_RETRIES) {
memset(buffer, 0, sizeof(buffer)); // Clear the buffer
ssize_t recv_status = recv(sock_fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0);
if(recv_status < 0) {
if(errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN) {
usleep(SLEEP_DURATION);
retries++;
} else {
perror("Error in recv"); // Print error message
break;
}
} else if(recv_status == 0) { // Socket is closed
printf("Socket is closed by the peer\n");
break;
} else {
// Handle received data
printf("Received data: %s\n", buffer);
break;
}
}
if(retries >= MAX_RETRIES) {
printf("Failed to receive data after %d retries\n", MAX_RETRIES);
}
在上述代码中，我们在一个循环中不断地尝试接收数据。如果recv返回了错误，并且errno被设置为EWOULDBLOCK或EAGAIN，我们就让进程睡眠一段时间，然后重试。如果尝试了指定的次数还未能成功接收到数据，那么我们就认为已经超时。
这种方法的优点是简单直观。但缺点是可能会占用大量的CPU资源，因为在超时期间，程序会不断地在循环中运行。
另一种处理Socket超时的方法是使用select函数。select函数可以监听一组文件描述符，等待它们中的任何一个进入就绪状态（例如，数据可读），或者直到超时。这种方法的优点是可以同时监听多个Socket，并且不会占用过多的CPU资源。
以下是一段使用select设置接收超时的示例代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#define TIMEOUT_SECONDS 5
#define BUFFER_SIZE 1024
int main() {
fd_set set;
struct timeval timeout;
char buffer[BUFFER_SIZE];
int sock_fd;
// TODO: Initialize the socket here. You need to write your own logic to do this.
FD_ZERO(&set);
FD_SET(sock_fd, &set);
timeout.tv_sec = TIMEOUT_SECONDS;
timeout.tv_usec = 0;
int rv = select(sock_fd + 1, &set, NULL, NULL, &timeout);
if(rv == 0) {
// Timeout
printf("Timeout occurred! No data after %d seconds.\n", TIMEOUT_SECONDS);
} else if(rv < 0) {
// Error occurred
perror("Error occurred in select");
} else {
// Socket ready, can receive data now
ssize_t bytes_received = recv(sock_fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0); // leave space for '\0'
if(bytes_received < 0) {
// Error occurred in recv
perror("Error occurred in recv");
} else {
// Null-terminate the received data
buffer[bytes_received] = '\0';
printf("Received data: %s\n", buffer);
}
}
// Clean up and close the socket
if(close(sock_fd) < 0) {
perror("Error occurred while closing the socket");
}
return 0;
}
在上述代码中，我们首先初始化了一个文件描述符集合和一个时间间隔结构体。然后，我们将目标Socket添加到文件描述符集合中，并设置了超时时间。最后，我们调用select函数并检查其返回值。如果select返回0，表示已经超时。如果select返回负数，表示发生了错误。如果select返回正数，表示有文件描述符已经就绪，此时我们就可以调用recv来接收数据了。
除了上述介绍的非阻塞模式和select函数，还有一种常用的方法是使用setsockopt函数来直接设置Socket的超时时间。
setsockopt函数用于设置指定的Socket选项。它的原型如下：
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
const void *optval, socklen_t optlen);
这个函数接收五个参数：sockfd是要设置的Socket的文件描述符；level指定选项所在的协议层；optname是需要设置的选项的名称；optval指向包含新选项值的缓冲区；optlen是optval缓冲区的大小。
在Socket编程中，SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO选项可以分别用来设置接收和发送超时。这两个选项都位于套接字层，所以在调用setsockopt函数时，level参数应设为SOL_SOCKET。
以下是一段示例代码，展示如何使用setsockopt设置接收超时：
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = TIMEOUT_SECONDS;
timeout.tv_usec = 0;
if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)) < 0) {
// Error occurred
}
在上述代码中，我们首先创建了一个timeval结构体，并设置了超时时间。然后，我们调用setsockopt函数，将SO_RCVTIMEO选项的值设置为指向timeout结构体的指针。如果setsockopt返回负数，表示发生了错误。
需要注意的是，SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO选项设置的超时时间是一个总时间，而不是在Socket函数阻塞时每次等待的时间。这意味着，如果你在一个循环中多次调用recv函数，那么这些函数调用的总时间将不会超过你设置的超时时间。
下面是一个unix domain socket使用setsockopt函数设置接收超时的示例代码（用文件套接字通信），其中FILE_PATH是文件路径。
bool nonBlockingRecv()
{
struct sockaddr_un addr;
int sock_fd;
char buffer[BUFFER_SIZE] = "REQ";
addr.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(addr.sun_path, FILE_PATH.c_str());
sock_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
if (sock_fd < 0)
{
std::cout << "Request socket failed\n";
return false;
}
if (connect(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
{
std::cout << "Connect socket failed\n";
close(sock_fd);
return false;
}
//1.send command
SEND_INFO(COMMAND);
// Set recv timeout to 100ms
struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = 0;
timeout.tv_usec = 100000; // 100 ms
if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)) < 0)
{
std::cout << "Setting socket timeout failed\n";
close(sock_fd);
return false;
}
//2.receive response of register req
memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
int recv_status = recv(sock_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
if (recv_status < 0)
{
if (errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN)
{
std::cout << "Receive timeout\n";
}
else
{
std::cout << "Receive error\n";
}
close(sock_fd);
return false;
}
std::cout << "Received [" << buffer << "] from manager" << std::endl;
//3.check result
if (NULL != strstr(buffer, SUCCESS.c_str()))//receive success.
{
std::cout << "Received success\n";
close(sock_fd);
return true;
}
else
{
std::cout << "Received fail\n";
close(sock_fd);
return false;
}
}
使用setsockopt函数设置SO_RCVTIMEO选项是一种直接且有效的方法来设置Socket接收超时。这种方法的优点是简单直观，只需要一行代码就可以完成设置。然而，它的缺点是灵活性较差，因为它只能设置一个固定的超时时间，而不能动态地根据网络状况调整超时时间。
在C/C++中，有多种方法可以用来设置Socket接收超时时间。非阻塞模式和select函数亦或setsockopt函数都是处理这个问题的有效工具。需要注意的是，选择哪种方法取决于具体的应用场景。例如，如果你需要同时处理多个Socket，那么select函数可能是更好的选择。如果想要方便，setsockopt函数可以考虑。