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基于 Socket 和多线程的简单 Echo 服务器实现

ds 2025/9/7 8:43:10

在学习网络编程的时候，很多人会遇到一个经典的例子——Echo 服务器。所谓 Echo，就是“你说什么，我就原封不动地回什么”。这篇文章我们将通过一个 C 语言 + Socket + 多线程 的小例子，来实现一个简单的 Echo 服务器，并逐步分析其中的原理。

1. 场景类比

想象一下你去了一家快递公司，那里有一个接待大厅（服务器）。

大厅的门口有个接待员（accept），不断等待新的顾客（客户端）进入。
每来一个顾客，就会安排一个客服人员（线程 pthread_create），专门负责和这个顾客对话。
客服的工作很简单：顾客说一句话（recv），客服就原样重复一句（send）。

这就是 Echo 服务的核心逻辑。

2. 代码功能概述

这份代码主要实现了以下功能：

创建 TCP 服务器 Socket（绑定本地 2000 端口）。
监听客户端连接请求。
每当有客户端连接，就创建一个线程专门负责和该客户端通信。
通信逻辑：客户端发来什么消息，服务器就原样返回什么。

也就是说，这是一个最简单的 多线程 TCP Echo 服务器。

3. 核心原理

在深入代码之前，我们先理解几个关键点：

（1）Socket

socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)

AF_INET 表示 IPv4。
SOCK_STREAM 表示使用 TCP 协议。
得到的 sockfd 就像一个 监听用的电话机。

（2）bind 和 listen

bind()：把这个“电话机”绑定到一个固定号码（IP:Port）。
listen()：让电话机进入“监听模式”，等待别人拨号。

（3）accept

accept()：接电话，一旦有客户端打进来，就生成一个新的“分机电话”clientfd，用来和这个客户端通信。

注意：服务器端有两个 socket，一个是 监听 socket（接电话用），一个是 通信 socket（聊天用）。

（4）recv 和 send

recv()：接收客户端发来的消息。
send()：把消息再发回去。

（5）多线程

pthread_create()：每接入一个客户端，就新开一个线程，保证多个客户端互不干扰。

4. 代码分块解析

下面我们逐步拆解代码。

（1）创建 socket 并绑定端口

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in servaddr;
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(2000);if(-1 == bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(struct sockaddr))){printf("bind failed: %s\n",strerror(errno));
}

这段代码创建了一个 TCP socket，并绑定到 0.0.0.0:2000，也就是本机的 2000 端口。

（2）开始监听

listen(sockfd,10);
printf("listen finished\n");

listen() 表示可以同时挂起最多 10 个客户端的连接请求。

（3）等待客户端连接

while(1){printf("accept\n");int clientfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&clientaddr,&len);printf("accept finished\n");pthread_t thid;pthread_create(&thid, NULL, client_thread, &clientfd);
}

每当有一个客户端连接，都会生成一个新的 clientfd，然后用 pthread_create 创建一个新线程处理该连接。

（4）线程处理函数

void *client_thread(void *arg){int clientfd = *(int *)arg;while(1){char buffer[1024] = {0};int count = recv(clientfd, buffer, 1024, 0);printf("RECV: %s\n", buffer);count = send(clientfd, buffer, count, 0);printf("SEND: %d\n", count);}
}

每个线程的逻辑非常简单：

读取客户端消息（recv）。
原样返回（send）。

这就是 Echo 的精髓。

5. 整体运行流程图

文字流程如下：

客户端A连接 ──┐
客户端B连接 ──┼──> accept() ---> 新线程A <-> 客户端A
客户端C连接 ──┘               新线程B <-> 客户端B新线程C <-> 客户端C

服务器就像一个前台，每接入一个客户，就派一个新客服（线程）来一对一服务。

6.完整代码

#include <errno.h>          // 提供错误码 errno
#include <stdio.h>          // 标准输入输出库
#include <sys/socket.h>     // socket 相关函数和数据结构
#include <netinet/in.h>     // sockaddr_in 结构体、htons/htonl 等
#include <string.h>         // 字符串处理
#include <pthread.h>        // POSIX 线程库// ==============================
// 客户端线程函数
// ==============================
void *client_thread(void *arg){// 取出传入的参数（clientfd 是客户端连接的 socket 描述符）int clientfd = *(int *)arg;while(1){char buffer[1024] = {0};           // 缓冲区，用于接收数据// 接收客户端发送的数据int count = recv(clientfd, buffer, 1024, 0);printf("RECV: %s\n", buffer);// 将接收到的数据原样发送回客户端（Echo）count = send(clientfd, buffer, count, 0);printf("SEND: %d\n", count);}
}// ==============================
// 主函数
// ==============================
int main(){// 1. 创建一个 TCP socketint sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 2. 配置服务器地址结构体struct sockaddr_in servaddr;servaddr.sin_family = AF_INET;              // 使用 IPv4servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 绑定到本机所有网卡 IPservaddr.sin_port = htons(2000);            // 监听端口 2000// 3. 绑定 socket 和端口if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(struct sockaddr))){// 如果绑定失败，打印错误信息printf("bind failed: %s\n", strerror(errno));}// 4. 开始监听，最大等待队列长度为 10listen(sockfd, 10);printf("listen finished\n");// 用于存储客户端信息struct sockaddr_in clientaddr;socklen_t len = sizeof(clientaddr);#if 0   // 方式一：只接受一次客户端请求，然后收发一次数据后退出printf("accept\n");int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);printf("accept finished\n");char buffer[1024] = {0};int count = recv(clientfd, buffer, 1024, 0);printf("RECV:%s\n", buffer);count = send(clientfd, buffer, count, 0);printf("SEND:%d\n", count);#elif 0 // 方式二：循环处理多个客户端，但串行执行（一个客户端处理完才处理下一个）while(1){printf("accept\n");int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);printf("accept finished\n");char buffer[1024] = {0};int count = recv(clientfd, buffer, 1024, 0);printf("RECV:%s\n", buffer);count = send(clientfd, buffer, count, 0);printf("SEND: %d\n", count);}#else   // 方式三（最终版本）：每个客户端使用一个线程来处理while(1){printf("accept\n");// 阻塞等待客户端连接int clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len);printf("accept finished\n");// 创建线程处理该客户端连接pthread_t thid;pthread_create(&thid, NULL, client_thread, &clientfd);// 注意：此处传入 &clientfd 存在风险，最好用 malloc 分配空间再传入}
#endif// 等待用户输入，防止程序提前退出getchar();printf("exit\n");return 0;
}