2 もう少しましなチャットプログラム

2.1 通信を行うプログラムの例

先週のプログラムを，リスト1とリスト2のように改良した．改良の内容は，以下の通りである．

サーバープログラムで，自分のホスト名とIPアドレスを表示できるようにした．ここでは，gethostname()システムコールとgethostbyname()関数を使っている．
サーバープログラムで，複数のクライアントからのメッセージを表示できるようにした．ここでは，fork()システムコールを使って，子プロセスを生成し，複数のクライアントに対応している．

これらの改良には，WEBページ「UNIXソケットプログラミング入門 (1)」と「ネットワークプログラミング」を参考にしている．不明な部分は，このページを見ると良いだろう．

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <sys/types.h>
   4 #include <sys/socket.h>
   5 #include <netinet/in.h>
   6 #include <arpa/inet.h>
   7 
   8 int main(int argc, char *argv[])
   9 {
  10   struct sockaddr_in server;
  11   char message[80], ip_address[16];
  12   int fd;
  13 
  14   strcpy(ip_address,argv[1]);          // コマンドライン引数のIPアドレスのコピー
  15   fd=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  // ソケットの作成
  16 
  17   memset((char *) &server, 0, sizeof(server));   // アドレス構造体の初期化
  18   server.sin_family=AF_INET;
  19   server.sin_port = htons(5320);
  20   server.sin_addr.s_addr=inet_addr(ip_address);
  21   connect(fd, (struct sockaddr *) &server, sizeof(server));
  22 
  23  
  24   while(1){
  25     printf("message:");
  26     fgets(message, 80, stdin);
  27     send(fd, message, strlen(message),0);
  28     if(strncmp(message,"bye",3)==0)break;
  29   }
  30   
  31   close(fd);
  32 
  33   return 0;
  34 }

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <sys/types.h>
   5 #include <sys/socket.h>
   6 #include <sys/socket.h>
   7 #include <netinet/in.h>
   8 #include <sys/wait.h>
   9 #include <arpa/inet.h>
  10 #include <unistd.h>
  11 #include <signal.h>
  12 #include <netdb.h>
  13 
  14 #define PORT 5320
  15 
  16 void kill_zombie(int sig);
  17 void close_process(int unused);
  18 char *showip(char *ip_address);
  19 
  20 //===========================================================================
  21 // main 関数
  22 //============================================================================
  23 int main(void)
  24 {
  25   struct sockaddr_in client, server;
  26   struct hostent *server_host;
  27   int fds, fda, length;
  28   pid_t pid;
  29   char host_name[257];
  30 
  31   int temp;
  32 
  33   // --- 自ホスト情報の取得と表示 -----
  34   bzero(host_name,257);
  35   gethostname(host_name,256);                       // 自ホスト名の取得
  36   server_host = gethostbyname(host_name);           // 自ホスト情報の取得
  37   printf("\n-------- informations of server ----------\n");
  38   printf("Host name:%s\n",host_name);               // 自ホスト名の表示
  39   printf("IP= %s\n",showip(server_host->h_addr));   // IPアドレスを表示
  40   printf("\n\n");
  41 
  42   fds=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);              // ソケット作製
  43 
  44   memset((char *) &server, 0, sizeof(server));      // ゼロで埋める
  45   server.sin_family=AF_INET;
  46   server.sin_addr.s_addr = inet_addr(showip(server_host->h_addr));
  47   server.sin_port = htons(PORT);
  48   bind(fds, (struct sockaddr *) &server, sizeof(server));  // ソケットに名前
  49 
  50   listen(fds, 5);
  51 
  52 
  53 
  54   length=sizeof(client);
  55 
  56   signal(SIGINT, close_process);                    // [Ctrl]+cを押したとき
  57   signal(SIGCHLD, kill_zombie);                     // 子プロセスの監視
  58 
  59   while(1){                                         // 無限ループ
  60 
  61     fda=accept(fds, (struct sockaddr *) &client, &length);
  62 
  63     pid=fork();
  64     
  65     if(pid==0){     //-----  子プロセス --------------                            
  66       char read_str[80];                            // データ読み込み領域
  67       close(fds);                                   // ソケットをクローズ
  68       while(1){                                     // 無限ループ
  69 	memset(read_str, '\0', sizeof(read_str));   // 文字列の終わりを示す'\0'で埋める
  70 	recv(fda, read_str, 80, 0);                 // データの受信
  71 	printf("%s> ",showip((char *)&client.sin_addr));   // クライアントアドレス表示
  72 	printf("%s",read_str);   // 受信データーを表示
  73 	if(strncmp(read_str,"bye",3)==0)break;      // "bye"ならば，ループ脱出
  74       }
  75       close(fda);                                   // ファイルディスクリプタをクローズ
  76       exit(0);                                      // 子プロセス終了
  77     }else{        //-----  親プロセス --------------
  78       close(fda);                                   // ファイルディスクリプタークローズ
  79     }
  80   }
  81 
  82   return 0;
  83 }
  84 
  85 //==================================================================
  86 // ゾンビの埋葬  以下を参考
  87 // http://hp.vector.co.jp/authors/VA003991/kouza/senior/kouza_socket.html
  88 //==================================================================
  89 void kill_zombie(int sig){
  90   while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG)>0);
  91   signal(SIGCHLD, kill_zombie);
  92 }
  93 
  94 //==================================================================
  95 // [Ctrl]+cが押されたときの処理 まだ作成途中
  96 //==================================================================
  97 void close_process(int unused){
  98   exit(0);
  99 }
 100 
 101 //==================================================================
 102 // IPアドレスのポインターを返す
 103 //==================================================================
 104 char *showip(char *ip_address)
 105 {
 106   static char ip[7];                   // 静的変数．メモリーから消えない
 107   char ipnum[4];
 108 
 109   bcopy(ip_address, ipnum, 4);
 110   sprintf(ip,"%u.%u.%u.%u",            // %u:符号なし10進数
 111 	  (unsigned char)ipnum[0],
 112 	  (unsigned char)ipnum[1],
 113 	  (unsigned char)ipnum[2],
 114 	  (unsigned char)ipnum[3]);
 115 
 116   return ip;
 117 }

2.2 自分のホスト名を取得する

自分のホスト名を取得するためには，gethostname()システムコールを使う．詳細については，「man gethostname」で調べよ．また，ホスト名からホストの情報を得るためには，gethostbyname()関数を使う．これについても，「man gethostbyname」で調べよ．

2.3 子プロセスの生成

マルチプロセスについては，教科書 [1]pp.308-312に詳しく書いてある．ここでは，概要を簡単に述べる．

子プロセス(実行中のプログラム)とは，親プロセスから呼び出されたプロセスである． fork()システムコールを使うと，呼び出した親プロセスと以下の部分のみが異なる子プロセスができる．

PID(プロセス ID)．プロセスを区別する番号．
PPID(親プロセス ID)．自分を呼び出した親プロセスのプロセスID

fork()システムコールを実行すると，現在のプロセスのコピーが作成される．全く同じ二つのプロセスが実行されることになる．一つは親プロセス，もう一つは子プロセスである．同じプログラムではあるが，データ空間は異なる．そのため，親と子では異なった動作をさせることができる．

親と子のプロセスの区別は，fork()の戻り値で区別できる．親の戻り値は子プロセスのプロセスID(正の整数)で，子プロセスは0である．fork()の戻り値が-1の場合，子プロセスの生成の失敗を示す．

次の例が最も簡単な，子プロセスを使ったプログラムである．

	#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>              // exit()を使うため
#include <sys/types.h>           // fork()を使うため
#include <unistd.h>              // fork()を使うため

int main(void)
{
  int pid;
  int i=8,j=3;

  pid=fork();

  if(pid==0){     // -------- 子プロセス -------------
    printf("child process\n");
    printf("i+j=%d\n",i+j);
    exit(0);
  }else{          // -------- 親プロセス -------------
    printf("parent process\n");
    printf("i-j=%d\n",i-j);
  }

  return 0;
}

$\fbox{実行結果}$

child process
i+j=11
parent process
i-j=5

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志

Yamamoto Masashi
平成19年11月2日