在 socket 是阻塞模式下 connect 函数会一直到有明确的结果才会返回（或连接成功或连接失败），如果服务器地址“较远”，连接速度比较慢，connect 函数在连接过程中可能会导致程序阻塞在 connect 函数处好一会儿（如两三秒之久），虽然这一般也不会对依赖于网络通信的程序造成什么影响，但在实际项目中，我们一般倾向使用所谓的异步的 connect 技术，或者叫非阻塞的 connect。这个流程一般有如下步骤：

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1. 创建socket，并将 socket 设置成非阻塞模式；
2. 调用 connect 函数，此时无论 connect 函数是否连接成功会立即返回；如果返回 -1 并不一定表示连接出错，如果此时错误码是EINPROGRESS，则表示正在尝试连接；
3. 接着调用 select 函数，在指定的时间内判断该 socket 是否可写，如果可写说明连接成功，反之则认为连接失败。

按上述流程编写代码如下：

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/*** 异步的connect写法，nonblocking_connect.cpp* zhangyl 2018.12.17*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>#define SERVER_ADDRESS "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT     3000
#define SEND_DATA       "helloworld"int main(int argc, char* argv[])
{//1.创建一个socketint clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (clientfd == -1){std::cout << "create client socket error." << std::endl;return -1;}//将 clientfd 设置成非阻塞模式 int oldSocketFlag = fcntl(clientfd, F_GETFL, 0);int newSocketFlag = oldSocketFlag | O_NONBLOCK;if (fcntl(clientfd, F_SETFL,  newSocketFlag) == -1){close(clientfd);std::cout << "set socket to nonblock error." << std::endl;return -1;}//2.连接服务器struct sockaddr_in serveraddr;serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_ADDRESS);serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);for (;;){int ret = connect(clientfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));if (ret == 0){std::cout << "connect to server successfully." << std::endl;close(clientfd);return 0;} else if (ret == -1) {if (errno == EINTR){//connect 动作被信号中断，重试connectstd::cout << "connecting interruptted by signal, try again." << std::endl;continue;} else if (errno == EINPROGRESS){//连接正在尝试中break;} else {//真的出错了，close(clientfd);return -1;}}}fd_set writeset;FD_ZERO(&writeset);FD_SET(clientfd, &writeset);//可以利用tv_sec和tv_usec做更小精度的超时控制struct timeval tv;tv.tv_sec = 3;  tv.tv_usec = 0;if (select(clientfd + 1, NULL, &writeset, NULL, &tv) == 1){std::cout << "[select] connect to server successfully." << std::endl;} else {std::cout << "[select] connect to server error." << std::endl;}//5. 关闭socketclose(clientfd);return 0;
}

为了区别到底是在调用 connect 函数时判断连接成功还是通过 select 函数判断连接成功，我们在后者的输出内容中加上了“[select]”标签以示区别。

我们先用 nc 命令启动一个服务器程序：

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nc -v -l 0.0.0.0 3000

然后编译客户端程序并执行：

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[root@localhost testsocket]# g++ -g -o nonblocking_connect nonblocking_connect.cpp
[root@localhost testsocket]# ./nonblocking_connect
[select] connect to server successfully.

我们把服务器程序关掉，再重新启动一下客户端，这个时候应该会连接失败，程序输出结果如下：

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[root@localhost testsocket]# ./nonblocking_connect
[select] connect to server successfully.

奇怪？为什么连接不上也会得出一样的输出结果？难道程序有问题？这是因为：

  • 在 Windows 系统上，一个 socket 没有建立连接之前，我们使用 select 函数检测其是否可写，能得到正确的结果（不可写），连接成功后检测，会变为可写。所以，上述介绍的异步 connect 写法流程在 Windows 系统上是没有问题的。

  • 在 Linux 系统上一个 socket 没有建立连接之前，用 select 函数检测其是否可写，你也会得到可写的结果，所以上述流程并不适用于 Linux 系统。正确的做法是，connect 之后，不仅要用 select 检测可写，还要检测此时 socket 是否出错，通过错误码来检测确定是否连接上，错误码为 0 表示连接上，反之为未连接上。完整代码如下：

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/*** Linux 下正确的异步的connect写法，linux_nonblocking_connect.cpp* zhangyl 2018.12.17*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>#define SERVER_ADDRESS "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT     3000
#define SEND_DATA       "helloworld"int main(int argc, char* argv[])
{//1.创建一个socketint clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (clientfd == -1){std::cout << "create client socket error." << std::endl;return -1;}//将 clientfd 设置成非阻塞模式，int oldSocketFlag = fcntl(clientfd, F_GETFL, 0);int newSocketFlag = oldSocketFlag | O_NONBLOCK;if (fcntl(clientfd, F_SETFL,  newSocketFlag) == -1){close(clientfd);std::cout << "set socket to nonblock error." << std::endl;return -1;}//2.连接服务器struct sockaddr_in serveraddr;serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_ADDRESS);serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);for (;;){int ret = connect(clientfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));if (ret == 0){std::cout << "connect to server successfully." << std::endl;close(clientfd);return 0;} else if (ret == -1) {if (errno == EINTR){//connect 动作被信号中断，重试connectstd::cout << "connecting interruptted by signal, try again." << std::endl;continue;} else if (errno == EINPROGRESS){//连接正在尝试中break;} else {//真的出错了，close(clientfd);return -1;}}}fd_set writeset;FD_ZERO(&writeset);FD_SET(clientfd, &writeset);//可以利用tv_sec和tv_usec做更小精度的超时控制struct timeval tv;tv.tv_sec = 3;  tv.tv_usec = 0;if (select(clientfd + 1, NULL, &writeset, NULL, &tv) != 1){std::cout << "[select] connect to server error." << std::endl;close(clientfd);return -1;}int err;socklen_t len = static_cast<socklen_t>(sizeof err);if (::getsockopt(clientfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &len) < 0){close(clientfd);return -1;}if (err == 0)std::cout << "connect to server successfully." << std::endl;elsestd::cout << "connect to server error." << std::endl;//5. 关闭socketclose(clientfd);return 0;
}

当然，在实际的项目中，第 3 个步骤中 Linux 平台上你也可以使用 poll 函数来判断 socket 是否可写；在 Windows 平台上你可以使用 WSAEventSelect 或 WSAAsyncSelect 函数判断连接是否成功，关于这三个函数我们将在后面的章节中详细讲解，这里暂且仅以 select 函数为例。

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