1 前置知识

1.1 Socket编程基础

Socket概述

  Socket是什么？
    Socket是一种进程之间通信的方法，允许同一主机或(通过网络连接起来的)不同主机上的应用程序进行数据交换。由于Socket起源于UNIX，继承自UNIX“一切皆文件”的思想，因此Socket本身就一种特殊的文件。

  操作Socket的核心——文件描述符
    既然Socket本身就是文件，那Socket函数(Socket API)对Socket的操作，本质上就是对文件的操作。内核为了高效管理打开的文件，会为每一个文件创建一个称为文件描述符(file descriptor)的索引。所有对文件进行I/O操作的系统调用，都需要经过文件描述符。因此，在编写Socket代码时，操作一个创建好的Socket，都需要经过文件描述符这一句柄。

  和Epoll什么关系？
    对于高并发的服务型程序，Socket连接需要处理大批量的文件描述符(连接数可达几十上百万)，简单轮询如此大规模的文件描述符，普通的方法是行不通的。而Epoll就是为此而生的，能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。关于Epoll的详细介绍，会在之后的小节中展示！

Socket通信模型

  下图展示了Socket的通信模型(篇幅有限，以使用TCP协议为例)。每一个过程对应一个Socket API。在编写Socket程序时，需要遵循图中的顺序。

Socket API

  下面对Socket API进行简单介绍。与上图是对应的，可以对比学习。

socket()：

  函数在一个通信域(domain)中创建一个(未绑定的)Socket，并返回一个文件描述符，之后介绍的Socket API就可以使用该文件描述符对Socket进行操作啦！

  函数原型：int socket(int domain, int type, int protocol);

domain：指明一个创建Socket的通信域类型。
  PF_INET：协议族，指定协议时用；
  AF_INET：地址族，设置地址时用。
type：指明待创建Socket的类型。
  SOCK_STREAM：流服务，TCP协议；
  SOCK_DGRAM：数据报服务，UDP协议。
protocol：指明待创建Socket使用的协议。
    若为0，则使用适合请求Socket类型的默认协议(一般取0)
返回值：创建好的Socket的文件描述符，应为非负整数；若创建失败，则返回-1。

bind()：

  为一个(由socket函数创建的)未命名Socket绑定一个Socket地址。
  函数原型：int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

socket：Socket的文件描述符。
address：指明一个要绑定的Socket地址(指向sockaddr结构的指针)。
address_len：指明Socket地址的长度(sockaddr结构体的长度)
    若为0，则使用适合请求Socket类型的默认协议(一般取0)
返回值：成功绑定，返回0，否则返回-1。

  注意Socket编程使用sockaddr结构体来管理Socket地址，而sockaddr_in结构体是其对应的Internet风格。二者关系具有相同的长度，并且可以相互强制转换指针。设计上类似基类和派生类的关系，Socket API的参数通常为更通用的“基类”sockaddr指针。在你想使用sockaddr_in指针作为参数时，需要先对其进行强制转换！
  sockaddr_in结构体字段：

struct sockaddr_in {
	__uint8_t       sin_len;  // 结构体sin的长度
    sa_family_t     sin_family;  // 地址族，必须设为AF_INET(表示IPv4协议)
    in_port_t       sin_port;  // 端口(2B)
    struct  in_addr sin_addr;  // IPv4地址(4B)
	char            sin_zero[8];  // 未使用，设置为0(8B)
};

// in_addr结构体表示一个IPv4地址
struct in_addr {
	in_addr_t s_addr;
};

listen()：

  监听Socket连接，并且可以限制监听队列长度(连接的数量)。

  函数原型：int listen(int socket, int backlog);

socket：Socket描述符。
backlog：指明监听队列长度(连接的数量)。
    若小于0，则设置为0；
    若大于Socket监听队列支持的最大长度，则设置为最大长度。
返回值：成功监听，返回0，否则返回-1。

accept()：

  顾名思义，就是在Socket接受一个新的连接。具体来说是从监听队列中出队一个新的Socket连接，然后创建与其具有相同Socket类型协议和地址族的新Socket，并为之分配一个新的文件描述符。

  函数原型：int accept(int socket, struct sockaddr *address, socklen_t *address_len);

socket：正在监听的Socket描述符。
address：连接对方的Socket地址(指向sockaddr结构的指针)
address_len：连接对方的Socket的地址长度(sockaddr结构体的长度)
返回值：连接对方的Socket的文件描述符，应为非负整数；
    若创建失败，则返回-1。

send()：

  在Socket上向连接的对方发送一条消息。

  函数原型：ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);

socket：Socket描述符。
buffer：指向包含所要发送消息的buffer数组。
length：指明消息长度(字节)。
flags：指明消息传输的类型，设置为0或者0与以下flag相或(|)：
    MSG_EOR：终止一个记录；
    MSG_OOB：在支持带外通信的Socket上发送带外数据。
返回值：发送成功返回数据字节数，否则返回-1。

recv()：

  从已连接的对方Socket接收信息

  函数原型：ssize_t recv(int socket, void *buffer, size_t length, int flags);

socket：Socket描述符。
buffer：指向用于接收消息的buffer。
length：指明消息长度(字节)。
flags：指明消息传输的类型，设置为0或者0与以下flag相或(|)：
    MSG_EOR：终止一个记录；
    MSG_OOB：在支持带外通信的Socket上发送带外数据。
返回值：接收成功返回数据字节数，否则返回-1。

一个简单的Socket编程实例

  在读者熟悉Socket API的使用后，可以尝试理解如下源码(server.c、client.c)。该程序中，Client需要向Server发起连接，以从Server获取需要的信息(14字节长的"Hello, World!\n")。Server则不断接受Client发起的请求，并向其发送信息。

  server.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>

#define true 1
#define false 0

#define MYPORT 3490  // Server监听的端口
#define BACKLOG 10  // listen的请求接收队列长度

int main()
{
    int sfd;  // 存放创建好的服务器监听端口(sfd -> socket file descriptor)
    if ((sfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("Socket创建失败！");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in sa;  // 存放Server自身的Socket地址信息(sa -> socket address)
    sa.sin_family = AF_INET;
    sa.sin_port = htons(MYPORT);  // htons将主机字节序转换为网络字节序
    sa.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // 自动填本机IP
    memset(&(sa.sin_zero), 0, 8); // 其余部分置0

    if (bind(sfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa)) == -1) {
        perror("Bind失败！");
        exit(1);
    }

    if (listen(sfd, BACKLOG) == -1) {
        perror("Listen失败！");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in gas;  // 存放连接对方(客户端)的Socket地址信息(gas -> guest addresses)
    unsigned int sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);  // sockaddr_in结构体的大小

    // 主循环
    while (true) {
        int new_fd = accept(sfd, (struct sockaddr *)&gas, &sin_size);
        if (new_fd == -1) {
            perror("Accept失败！");
            continue;
        }
        printf("获得来自%s的连接\n", inet_ntoa(gas.sin_addr));

        if (fork() == 0) {  // 子进程，fork返回0
            if (send(new_fd, "Hello, World!\n", 14, 0) == -1)
                perror("send");

            close(new_fd);
            exit(0);
        }

        close(new_fd);
        while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);  // 清除所有子进程
    }
}

  client.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>

#define true 1
#define false 0

#define PORT 3490  // Server监听的端口
#define MAXDATASIZE 100  // 客户端可读入的最大字节数

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {  // 参数数量不对
        fprintf(stderr, "命令使用方法：client hostname\n");
        exit(1);
    }

    struct hostent *he;  // 主机(服务器)信息
    if ((he = gethostbyname(argv[1])) == NULL) {
        perror("Gethostbyname失败！");
        exit(1);
    }

    int sfd;  // 存放创建好的客户端监听端口(sfd -> socket file descriptor)
    if ((sfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        perror("Socket创建失败！");
        exit(1);
    }

    struct sockaddr_in sa;  // 服务器地址信息
    sa.sin_family = AF_INET;
    sa.sin_port = htons(PORT);  // htons将主机字节序转换为网络字节序
    sa.sin_addr = *((struct in_addr *)he -> h_addr_list[0]);  // 指定服务器IP
    memset(&(sa.sin_zero), 0, 8); // 其余部分置0

    if (connect(sfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("Connect失败！");
        exit(1);
    }

    int numbytes;
    char buf[MAXDATASIZE];
    if ((numbytes = recv(sfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) {
        perror("recv");
        exit(1);
    }
    buf[numbytes] = '\0';

    printf("接收到数据: %s", buf);
    close(sfd);

    return true;
}

  运行效果：

    先将源码编译为可执行文件：

gcc client.c -o client
gcc server.c -o server

    开启一个终端执行server：

    开启另一个终端执行client：

    可以观察到Server端输出了成功获得Client端的连接信息，而Client端也成功从Server端获取到需要的数据。

1.2 IO多路复用

1.3 阻塞原理

  网卡是怎么接收到网络上的数据的？
    网卡从网线接收到传来的数据，再经过硬件电路的传输，最终将数据写入内存的某个地址上。
  CPU怎么知道接收了数据？
    当网卡通过上面的过程将数据写入内存后，网卡就会向CPU发送中断信号，以告知有数据到来。

  阻塞原理
    从进程调度的角度来看，若进程在等待某一事件(如等待接收网络数据)，则会在事件发生之前进入阻塞状态(也叫等待状态)。Socket API中的recv函数和epoll本质上都是阻塞方法。

    下面通过一个例子来理解阻塞过程。假设一个接收客户端消息的服务器的Socket代码具有以下结构：

int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
bind(sfd, ...);
listen(sfd, ...);
int new_sfd = accept(sfd, ...);
recv(sfd, ...);  // 会发生阻塞！

    在程序执行到recv时，就会进入阻塞状态一直等待，直到接收到数据才会往下执行。如下图所示，假设进程1会执行上面这个Socket程序。

    在进程1被操作系统调度后，会为其创建一个由文件系统管理的Socket对象，包含发送缓冲区、接受缓冲区和等待队列等成员。等待队列指向了所有需要等待该Socket事件的进程。当进程1执行到recv函数时，会因为等待数据而被加入该Socket对象的等待队列中，如下图所示：
    主机从网线接收数据到网卡、写入内存以后，CPU接收到中断信号进行中断处理，接收数据。直到数据接收完成，才会唤醒进程1，重新放回工作队列中。
    从上面这个单个连接的例子来看，Socket程序线性执行过程中的阻塞过程是简单明了的。但存在多个连接、多个Socket对象时，又如何知道哪些数据到达、唤醒哪些进程呢？这就需要使用到epoll技术了。

2 epoll原理

2.1 epoll概述

epoll是什么？
  epoll是一个Linux实现IO多路复用的一种(最佳)工具，用于可扩展的I/O事件通知机制，管理具有可读可写事件的文件描述符(即fd、句柄，后文可能混用这三个术语)。在Linux内核的2.5.45版本中被首次引入。 它维护一个监视列表(=兴趣列表)，监视多个文件描述符，查看是否可以在其中任何一个文件上进行I/O操作。相比旧的select和poll系统调用，能在要求更高的应用程序中实现更好的性能。

应用场景：
  Epoll经常应用于Linux下高并发服务型程序。尤其适合大量并发连接中只有少部分连接处于活跃下的情况。在这种情况下Epoll能显著的提高程序的CPU利用率。

四个特点：

多路复用
事件驱动
水平触发和边缘触发
高性能

2.2 epoll系统调用

  epoll提供三种系统调用：epoll_create、epoll_ctl和epoll_wait。简单粗暴地理解，epoll_create负责创建一个epoll池，用于监控和管理fd。epollctl负责对这个池子里的fd进行增删改。epoll_wait负责在没有事件时阻塞epoll，以免占用CPU资源，一旦有事件则会唤醒。

epoll_create()

  创建一个epoll对象(epoll池)并返回一个文件描述符。这个epoll对象对用户而言是黑盒，无需考虑其中的细节。
  epoll_create1()是epoll_create()的新版本，epoll_create()在Linux内核版本2.6.27和glibc版本2.9中被废除。

  函数原型：int epoll_create(int size);、int epoll_create1(int flags);

flags：用于改变epoll的行为，不改变取0，除此以外只有EPOLL_CLOEXEC一种特殊取值。
返回值：创建成功，返回一个非负整数的文件描述符，否则返回-1。

  使用示例：

efd = epoll_create1();
if (efd == -1) {
    perror("epoll_create error");
    exit(-1);
}

epoll_ctl()

  用于控制(配置)epoll对象监视的文件描述符和事件。创建好epoll池，就可以通过epoll_ctl系统调用来添加fd啦！

  函数原型：int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epfd：epoll_create1()创建得到的文件描述符。
op：执行在目标文件描述符fd上的操作。
  EPOLL_CTL_ADD：在epoll文件描述符epfd的兴趣列表中添加一条记录。记录包括文件描述符fd、对fd相应打开文件描述的引用，以及通过event声明的设置。
  EPOLL_CTL_MOD：将兴趣列表中fd的设置改变为event中新指定的设置。
  EPOLL_CTL_DEL：从兴趣列表删除fd的记录。event中指定的设置将被忽略(可直接设置为NULL)。
fd：被操作的文件描述符fd。
event：指向fd所连接的对象(epoll_event结构体)。epoll_event结构体介绍见后文。
返回值：若成功返回0，否则返回-1。

  epoll_event结构体：
    该结构体指明了内核应该存储的数据，以及在数据准备好时应该返回的对应文件描述符。

struct epoll_event {
	uint32_t      events;  /* Epoll events */
	epoll_data_t  data;    /* User data variable */
};

union epoll_data {
	void     *ptr;
	int       fd;
    uint32_t  u32;
    uint64_t  u64;
};

typedef union epoll_data  epoll_data_t;

    其中，数据成员data指明了内核应该存储的数据，以及在数据准备好时应该返回的对应文件描述符。数据成员events则是由0或者其他event类型相或(|)所得的值，用于影响event的行为。

event类型详见

  使用示例：

// 将aFd句柄加入epoll池中
if (epoll_ctl(efd, EPOLL_CTL_ADD, aFd, &aEvent) == -1) {
    perror("epoll_ctl error");
    exit(-1);
}

epoll_wait()

  等待一个epoll文件描述符上的I/O事件。调用epoll_wait()会一直阻塞，直到以下情况发生：
  (1) 一个文件描述符触发了一个事件；
  (2) 调用被信号处理程序中断；
  (3) 超过参数timeout指定的时间。

  函数原型：int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

epfd：epoll_create1()创建得到的文件描述符。
events：指向调用者可以使用的事件的内存区域。
maxevents：告知内核events的数量，必须大于0。
timeout：指明阻塞的毫秒数，时间是根据CLOCK_MONOTONIC时钟测量的。timeout == -1，函数会永远阻塞下去；timeout == 0，立刻返回。
返回值：若成功返回0，否则返回-1。

2.3 epoll工作原理

  熟悉epoll的系统调用后，相信读者已经能对epoll的工作机制有点感觉了。总结来说，当某个进程调用epoll_create方法时，内核会创建一个eventpoll对象(即文件描述符epfd所代表的对象，可以通俗地称之为epoll池)。之后就可以往池子里增、删、改需要监视(感兴趣)的fd，这需要使用epoll_ctl调用。

  epoll使用红黑树管理epoll池：
    为了高效地对eventpoll中的fd进行增、删、改，自然就需要考虑高效的数据结构。为此，Linux内核使用红黑树来实现管理epoll池中的fd。红黑树是一种平衡二叉树，其增删改操作时间复杂度为$O(\text{log}n)$，能够保证稳定的查找性能。

   poll回调机制：
    为了在数据准备后能让epoll发现，还需要依靠poll回调机制。在Linux内核中，文件的操作定义为结构体struct file_operation。其中的成员函数poll能够与底层交互，fd一旦读写就绪，底层硬件(网卡)会调时就会把fd对应的结构体放到就绪队列中，唤醒进程。epoll池在通过epoll_ctl添加fd时，就会调用poll函数，把fd就绪之后的回调路径提前设置好。通过这种事件通知的方式，实现高效运行。

3 示例代码及演示

  utility.h：

#ifndef UTILITY_H_INCLUDED
#define UTILITY_H_INCLUDED

#include <iostream>
#include <list>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define true 1
#define false 0

using namespace std;

list<int> clientsList;  // 存放所有用户的fd

#define SERVER_IP "127.0.0.1"  // 服务器IP
#define SERVER_PORT 8888  // 服务器端口号
#define EPOLL_SIZE 5000  // epoll大小
#define BUF_SIZE 0xFFFF  // 缓冲区大小
#define SERVER_WELCOME "欢迎加入聊天室!\n您的ID是: #%d"  // 聊天室欢迎用户信息格式
#define SERVER_MESSAGE "用户 #%d >> %s"  // 用户发言信息格式
#define EXIT "EXIT"
#define CAUTION "当前只有您一名用户，无法聊天!"

int setnonblocking(int sockfd) {
    fcntl(sockfd, F_SETFL, fcntl(sockfd, F_GETFD, 0) | O_NONBLOCK);
    return 0;
}

void addfd(int epollfd, int fd, bool enable_et ) {
    struct epoll_event ev;
    ev.data.fd = fd;
    ev.events = EPOLLIN;
    if( enable_et )
        ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
    setnonblocking(fd);
}

int sendBroadcastmessage(int clientfd) {
    char buf[BUF_SIZE];  // 接收新的聊天信息
    char message[BUF_SIZE];  // 存放格式化的信息
    bzero(buf, BUF_SIZE);
    bzero(message, BUF_SIZE);

    // receive message
    printf("接收到来自用户#%d的消息\n", clientfd);
    int len = recv(clientfd, buf, BUF_SIZE, 0);

    if (len <= 0) { // 用户关闭连接
        close(clientfd);
        clientsList.remove(clientfd); // 服务器移除用户
        printf("用户#%d关闭.\n 聊天室现有%d名用户\n", clientfd, (int)clientsList.size());
    }
    else {  // 广播消息
        if (clientsList.size() == 1) { // 只有1名用户在聊天室中
            send(clientfd, CAUTION, strlen(CAUTION), 0);
            return len;
        }
        sprintf(message, SERVER_MESSAGE, clientfd, buf);
        for (list<int>::iterator it = clientsList.begin(); it != clientsList.end(); ++it) {
           if(*it != clientfd){
                if(send(*it, message, BUF_SIZE, 0) < 0 ) {
                    perror("发送失败！");
                    exit(-1);
                }
           }
        }
    }

    return len;
}
#endif // UTILITY_H_INCLUDED

  epoll_server.cpp：

#include "utility.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 设置服务器Socket地址
    struct sockaddr_in sa;
    sa.sin_family = PF_INET;
    sa.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    sa.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);

    // 创建监听的Socket
    int sfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sfd < 0) {
        perror("Socket创建失败！");
        exit(-1);
    }

    // 绑定Socket地址
    if(bind(sfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa)) < 0) {
        perror("Bind失败！");
        exit(-1);
    }

    // 监听
    int ret = listen(sfd, 5);
    if (ret < 0) {
        perror("Listen失败！");
        exit(-1);
    }
    printf("开始监听: %s\n", SERVER_IP);

    // 在内核中创建事件表
    int epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    if (epfd < 0) {
        perror("epfd error");
        exit(-1);
    }
    printf("创建epoll, epfd = %d\n", epfd);
    static struct epoll_event events[EPOLL_SIZE];
    // 向内核事件表中添加事件
    addfd(epfd, sfd, true);

    // 主循环
    while (true) {
        int cnt = epoll_wait(epfd, events, EPOLL_SIZE, -1); // 记录就绪事件的数目
        if(cnt < 0) {
            perror("epoll失败！");
            break;
        }

        printf("就绪事件数目： %d\n", cnt);
        // 处理就绪事件(共cnt个)
        for (int i = 0; i < cnt; i++) {
            int new_sfd = events[i].data.fd;
            //新用户连接
            if (new_sfd == sfd) {
                struct sockaddr_in ca;
                socklen_t client_addrLength = sizeof(struct sockaddr_in);
                int clientfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&ca, &client_addrLength );

                printf("用户连接: %s : %d(IP : port), 用户fd = %d\n", inet_ntoa(ca.sin_addr),
                    ntohs(ca.sin_port), clientfd);

                addfd(epfd, clientfd, true); // 把这个新的客户端添加到内核事件列表

                // 服务端用list保存用户连接
                clientsList.push_back(clientfd);
                printf("加入新的用户fd = %d 至epoll中\n", clientfd);
                printf("当前有%d名用户在聊天室中\n", (int)clientsList.size());

                // 服务端发送欢迎信息
                printf("欢迎！\n");
                char message[BUF_SIZE];
                bzero(message, BUF_SIZE);
                sprintf(message, SERVER_WELCOME, clientfd);
                int ret = send(clientfd, message, BUF_SIZE, 0);
                if (ret < 0) {
                    perror("Send失败！");
                    exit(-1);
                }
            }
            //客户端唤醒//处理用户发来的消息，并广播，使其他用户收到信息
            else {
                int ret = sendBroadcastmessage(new_sfd);
                if(ret < 0) { perror("error");exit(-1); }
            }
        }
    }
    close(sfd);
    close(epfd);

    return 0;
}

  epoll_client.cpp：

#include "utility.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    
    // 设置服务器Socket地址
    struct sockaddr_in sa;
    sa.sin_family = PF_INET;
    sa.sin_port = htons(SERVER_PORT);  // htons将主机字节序转换为网络字节序
    sa.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);

    // 创建socket
    int sfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sfd < 0) {
        perror("Socket创建失败！");
        exit(-1);
    }

    // 连接服务端
    if (connect(sfd, (struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa)) < 0) {
        perror("Connect失败！");
        exit(-1);
    }

    // 创建管道，fd[0]用于父进程读，fd[1]用于子进程写
    int pipe_fd[2];
    if (pipe(pipe_fd) < 0) {
        perror("pipe error");
        exit(-1);
    }

    // 创建epoll
    int epfd = epoll_create(EPOLL_SIZE);
    if (epfd < 0) { perror("epfd error"); exit(-1); }
    static struct epoll_event events[2];
    //将sock和管道读端描述符都添加到内核事件表中
    addfd(epfd, sfd, true);
    addfd(epfd, pipe_fd[0], true);
    // 表示客户端是否正常工作
    bool clientSta = true;

    // 聊天信息缓冲区
    char message[BUF_SIZE];

    // Fork
    int pid = fork();
    if(pid < 0) {
        perror("fork出错！");
        exit(-1);
    }
    else if(pid == 0) {  // 子进程
        close(pipe_fd[0]);  // 子进程负责写，因此先关闭读端
        printf("请输入'exit'退出聊天室\n");

        while (clientSta) {
            bzero(&message, BUF_SIZE);
            fgets(message, BUF_SIZE, stdin);

            // 客户输出'exit',退出
            if(strncasecmp(message, EXIT, strlen(EXIT)) == 0)
                clientSta = 0;
            else {  // 子进程将信息写入管道
                if (write(pipe_fd[1], message, strlen(message) - 1) < 0) {
                    perror("fork出错！");
                    exit(-1);
                }
            }
        }
    }
    else {  // 父进程
        //父进程负责读，因此先关闭写端
        close(pipe_fd[1]);

        // 主循环(epoll_wait)
        while (clientSta) {
            int epoll_events_count = epoll_wait( epfd, events, 2, -1 );
            // 处理就绪事件
            for (int i = 0; i < epoll_events_count; i++) {
                bzero(&message, BUF_SIZE);

                // 服务端发来消息
                if (events[i].data.fd == sfd) {
                    //接受服务端消息
                    int ret = recv(sfd, message, BUF_SIZE, 0);

                    // ret= 0 服务端关闭
                    if(ret == 0) {
                        printf("Server closed connection: %d\n", sfd);
                        close(sfd);
                        clientSta = 0;
                    }
                    else printf("%s\n", message);

                }
                //子进程写入事件发生，父进程处理并发送服务端
                else {
                    int ret = read(events[i].data.fd, message, BUF_SIZE);  // 父进程从管道中读取数据
                    if (ret == 0)
                        clientSta = 0;
                    else  // 将信息发送给服务端
                        send(sfd, message, BUF_SIZE, 0);
                }
            }
        }
    }

    if (pid) {
       // 关闭父进程和Socket
        close(pipe_fd[0]);
        close(sfd);
    }
    else {
        // 关闭子进程
        close(pipe_fd[1]);
    }
    return 0;
}

  运行效果：

    先将源码编译为可执行文件：

gcc -lstdc++ epoll_server.cpp -o server
gcc -lstdc++ epoll_client.cpp -o client

    开启一个终端运行服务端程序：

    开启另一个终端运行客户端程序：

    此时服务端也有用户加入的记录：

    由于只有一个用户，因此无法聊天：
    再开启另一个终端运行客户端程序，加入聊天室，即可进行聊天：