I/O多路复用详解—支持I/O复用的系统调用select

安卓推送 发布于 2013/10/25 15:03
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1、select函数

select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄(file descrīptor)的状态变化的。程序会停在select这里等待,直到被监视的文件句柄有某一个或多个发生了状态改变。

文件在句柄在Linux里很多,如果你man某个函数,在函数返回值部分说到成功后有一个文件句柄被创建的都是的,如man socket可以看到“On success, afile descrīptor for the new socket is returned.”而man 2 open可以看到“open()and creat() return the new filedescrīptor”,其实文件句柄就是一个整数,看socket函数的声明就明白了:
int socket(int domain, int type, int protocol);
当然,我们最熟悉的句柄是0、1、2三个,0是标准输入,1是标准输出,2是标准错误输出。0、1、2是整数表示的,对应的FILE *结构的表示就是stdin、stdout、stderr,0就是stdin,1就是stdout,2就是stderr。
比如下面这两段 代码 都是从标准输入读入9个字节字符:

#include
#include
#include
int main(int argc, char ** argv)
{
char buf[10] = “”;
read(0, buf, 9); /*
从标准输入 0 读入字符 */
fprintf(stdout, “%s\n”, buf); /*
向标准输出 stdout 写字符 */
return 0;
}
/* **
上面和下面的代码都可以用来从标准输入读用户输入的9个字符** */
#include
#include
#include
int main(int argc, char ** argv)
{
char buf[10] = “”;
fread(buf, 9, 1, stdin); /*
从标准输入 stdin 读入字符 */
write(1, buf, strlen(buf));
return 0;
}

继续上面说的select,就是用来监视某个或某些句柄的状态变化的。select函数原型如下:
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
函数的最后一个参数timeout显然是一个超时时间值,其类型是struct timeval *,即一个structtimeval结构的变量的指针,所以我们在程序里要申明一个struct timevaltv;然后把变量tv的地址&tv传递给select函数。struct timeval结构如下:

struct timeval {
long    tv_sec;         /* seconds */
long    tv_usec;        /* microseconds */
};

第2、3、4三个参数是一样的类型: fd_set *,即我们在程序里要申明几个fd_set类型的变量,比如rdfds, wtfds,exfds,然后把这个变量的地址&rdfds, &wtfds, &exfds传递给select函数。这三个参数都是一个句柄的集合,第一个rdfds是用来保存这样的句柄的:当句柄的状态变成可读的时系统就会告诉select函数返回,同理第二个wtfds是指有句柄状态变成可写的时系统就会告诉select函数返回,同理第三个参数exfds是特殊情况,即句柄上有特殊情况发生时系统会告诉select函数返回。特殊情况比如对方通过一个socket句柄发来了紧急数据。如果我们程序里只想检测某个socket是否有数据可读,我们可以这样:

fd_set rdfds; /* 先申明一个 fd_set 集合来保存我们要检测的 socket句柄 */
struct timeval tv; /*
申明一个时间变量来保存时间 */
int ret; /*
保存返回值 */
FD_ZERO(&rdfds); /*
select函数之前先把集合清零 */
FD_SET(socket, &rdfds); /*
把要检测的句柄socket加入到集合里 */
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 500; /*
设置select等待的最大时间为1秒加500毫秒 */
ret = select(socket + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /*
检测我们上面设置到集合rdfds里的句柄是否有可读信息 */
if(ret < 0) perror(“select”);/*
这说明select函数出错 */
else if(ret == 0) printf(“
超时\n”); /* 说明在我们设定的时间值1秒加500毫秒的时间内,socket的状态没有发生变化 */
else { /*
说明等待时间还未到1秒加500毫秒,socket的状态发生了变化 */
printf(“ret=%d\n”, ret); /*ret
这个返回值记录了发生状态变化的句柄的数目,由于我们只监视了socket这一个句柄,所以这里一定ret=1,如果同时有多个句柄发生变化返回的就是句柄的总和了 */
/*
这里我们就应该从socket这个句柄里读取数据了,因为select函数已经告诉我们这个句柄里有数据可读 */
if(FD_ISSET(socket, &rdfds)) { /*
先判断一下socket这外被监视的句柄是否真的变成可读的了 */
/*
读取socket句柄里的数据 */
recv(…);
}
}

注意select函数的第一个参数,是所有加入集合的句柄值的最大那个值还要加1。比如我们创建了3个句柄:

int sa, sb, sc;
sa = socket(…); /*
分别创建3个句柄并连接到服务器上 */
connect(sa,…);
sb = socket(…);
connect(sb,…);
sc = socket(…);
connect(sc,…);FD_SET(sa, &rdfds);/*
分别把3个句柄加入读监视集合里去 */
FD_SET(sb, &rdfds);
FD_SET(sc, &rdfds);

在使用select函数之前,一定要找到3个句柄中的最大值是哪个,我们一般定义一个变量来保存最大值,取得最大socket值如下:

int maxfd = 0;
if(sa > maxfd) maxfd = sa;
if(sb > maxfd) maxfd = sb;
if(sc > maxfd) maxfd = sc;

然后调用select函数:

ret = select(maxfd + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值还要加1 */

同样的道理,如果我们要检测用户是否按了键盘进行输入,我们就应该把标准输入0这个句柄放到select里来检测,如下:
FD_ZERO(&rdfds);
FD_SET(0, &rdfds);
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
ret = select(1, &rdfds, NULL, NULL, &tv);           /* 注意是最大值还要加1 */
if(ret < 0)
perror(“select”);                      /* 出错 */
else if(ret == 0)
printf(“超时\n”);                   /* 在我们设定的时间tv内,用户没有按键盘 */
else
{ /* 用户有按键盘,要读取用户的输入 */
scanf(“%s”, buf);
}

 

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