TCP连接能发送一个0字节的数据包吗
众所周知，一个TCP连接 send 或 recv 函数返回 0 表示对端关闭了连接。但有人可能认为如果发送 0 字节数据，那么 send 函数也会返回 0，对端会 recv 到 0 字节的数据，事实是这样的吗？
我们来通过一个例子，来看下 send 一个长度为 0 的数据，send 函数的返回值是什么，对端是否会 recv 到 0 字节的数据。
server 端代码：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <vector>
int main(int argc, char* argv[])
{
//1.创建一个侦听socket
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listenfd == -1)
{
std::cout << "create listen socket error." << std::endl;
return -1;
}
//2.初始化服务器地址
struct sockaddr_in bindaddr;
bindaddr.sin_family = AF_INET;
bindaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bindaddr.sin_port = htons(3000);
if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&bindaddr, sizeof(bindaddr)) == -1)
{
std::cout << "bind listen socket error." << std::endl;
close(listenfd);
return -1;
}
//3.启动侦听
if (listen(listenfd, SOMAXCONN) == -1)
{
std::cout << "listen error." << std::endl;
close(listenfd);
return -1;
}
int clientfd;
struct sockaddr_in clientaddr;
socklen_t clientaddrlen = sizeof(clientaddr);
//4. 接受客户端连接
clientfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &clientaddrlen);
if (clientfd != -1)
{
while (true)
{
char recvBuf[32] = {0};
//5. 从客户端接受数据,客户端没有数据来的时候会在 recv 函数处阻塞
int ret = recv(clientfd, recvBuf, 32, 0);
if (ret > 0)
{
std::cout << "recv data from client, data: " << recvBuf << std::endl;
}
else if (ret == 0)
{
//“假设recv返回值为0时是收到了0个字节”
std::cout << "recv 0 byte data." << std::endl;
continue;
}
else
{
//出错
std::cout << "recv data error." << std::endl;
break;
}
}
}
//关闭客户端socket
close(clientfd);
//7.关闭侦听socket
close(listenfd);
return 0;
}
上述代码侦听端口号是 3000，代码 55 行调用了 recv 函数，如果客户端一直没有数据，程序会阻塞在这里。
client 端代码：
#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 ""
int main(int argc, char* argv[])
{
//1.创建一个socket
int clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (clientfd == -1)
{
std::cout << "create client socket 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);
if (connect(clientfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) == -1)
{
std::cout << "connect socket error." << std::endl;
close(clientfd);
return -1;
}
//连接成功以后，我们再将 clientfd 设置成非阻塞模式，
//不能在创建时就设置，这样会影响到 connect 函数的行为
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;
}
//3. 不断向服务器发送数据，或者出错退出
int count = 0;
while (true)
{
//发送 0 字节的数据
int ret = send(clientfd, SEND_DATA, 0, 0);
if (ret == -1)
{
//非阻塞模式下send函数由于TCP窗口太小发不出去数据，错误码是EWOULDBLOCK
if (errno == EWOULDBLOCK)
{
std::cout << "send data error as TCP Window size is too small." << std::endl;
continue;
}
else if (errno == EINTR)
{
//如果被信号中断，我们继续重试
std::cout << "sending data interrupted by signal." << std::endl;
continue;
}
else
{
std::cout << "send data error." << std::endl;
break;
}
}
else if (ret == 0)
{
//发送了0字节
std::cout << "send 0 byte data." << std::endl;
}
else
{
count ++;
std::cout << "send data successfully, count = " << count << std::endl;
}
//每三秒发一次
sleep(3);
}
//5. 关闭socket
close(clientfd);
return 0;
}
client 端连接服务器成功以后，每隔 3 秒调用 send 一次发送一个 0 字节的数据。除了先启动 server 以外，我们使用 tcpdump 抓一下经过端口 3000 上的数据包，使用如下命令：
tcpdump -i any 'tcp port 3000'
然后启动 client ，我们看下结果：
客户端确实是每隔 3 秒 send 一次数据。此时我们使用 lsof -i -Pn 命令查看连接状态，也是正常的：
然后，tcpdump 抓包结果输出中，除了连接时的三次握手数据包，再也无其他数据包，也就是说，send 函数发送 0 字节数据，client 的协议栈并不会把这些数据发出去。
[root@localhost ~]# tcpdump -i any 'tcp port 3000'
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on any, link-type LINUX_SLL (Linux cooked), capture size 262144 bytes
17:37:03.028449 IP localhost.48820 > localhost.hbci: Flags [S], seq 1632283330, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 201295556 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
17:37:03.028479 IP localhost.hbci > localhost.48820: Flags [S.], seq 3669336158, ack 1632283331, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 201295556 ecr 201295556,nop,wscale 7], length 0
17:37:03.028488 IP localhost.48820 > localhost.hbci: Flags [.], ack 1, win 342, options [nop,nop,TS val 201295556 ecr 201295556], length 0
因此，server 端也会一直没有输出，如果你用的是 gdb 启动 server，此时中断下来会发现，server 端由于没有数据会一直阻塞在 recv 函数调用处（55 行）。
通过上面的测试我们得到如下结论：
存在以下两种情形会让 send 函数的返回值为 0 ：
- 对端关闭了连接时，我们正好尝试调用 send 函数发送数据；
- 本端尝试调用 send 函数发送 0 字节数据的返回值。
而 recv 函数只有在对端关闭连接时才会返回 0，对端发送 0 字节，本端的 recv 函数是不会收到 0 字节数据的。
