linux下select函数详解及实例
一.概述：
系统提供select函数来实现I/O复用输入/输出模型。select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件句柄中有一个或多个发生生了状态改变。
二.select函数：
以下为man文本中的解释：
/* According to POSIX.1-2001 */
#include <sys/select.h>
/* According to earlier standards */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);
nfds参数：需要监视的文件描述符集中最大的文件描述符 + 1；
readfds：输入/输出型参数，需要监视的可读文件描述符集合。
rwritefds：输入/输出型参数，需要监视的可写文件描述符集合。
exceptds：输入/输出型参数，需要监视的异常文件描述符集合。（一般为NULL）
timeout参数：输入/输出型参数，
NULL：则表示select()没有timeout，select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件。
0：仅检测描述符集合的状态，然后立即返回，并不等待外部事件的发生。
特定的时间值：如果在指定的时间段里没有事件发生，select将超时返回。
返回值：执行成功则返回文件描述符集状态已改变的个数：
如果文件描述符集中没有满足条件的，并且时间超出了timeout，则返回0；
出差返回-1，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。并置相应的错误码：
EBADF ：文件描述词为无效的或该文件已关闭
EINTR： 此调用被信号所中断
EINVAL： 参数n 为负值。
ENOMEM ：核心内存不足
struct timeval：结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。
struct timeval结构体：一个常用的结构，用来代表时间值，有两个成员，一个是秒数，另一个是毫秒数。
struct timeval {
long tv_sec; //second
long tv_usec; //microsecond };
下面的宏提供了处理这三种描述符集的方式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set)：用来清除描述词组set中相关fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)：用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真（也就是是否已经就绪）
FD_SET(int fd,fd_set*set)：用来设置描述词组set中相关fd的位
FD_ZERO(fd_set *set)：用来清除描述词组set的全部位
三.fd_set理解：
理解select模型的关键在于理解fd_set，为说明方便，取fd_set长度为1字节，即fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
(1)执行fd_set set； FD_ZERO(&set)，则set用位表示是0000,0000。
(2)若fd=5，执行FD_SET(fd，&set)，后set变为0001,0000(第5位置为1)
(3)若再加入fd=2，fd=1，则set变为0001,0011
(4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
(5)若fd=1，fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意:没有事件
发生的fd=5被清空
PS：readfds，writefds，exceptfds，timeout都是输入/输出型参数，输入时，是你自己设置的值，输出时是改变后的值。
四.相关代码：
（1）.监控标准输入输出：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/time.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
const int LEN = 1024;
int fds[2]; //只监测标准输入与输出这两个文件描述符
int main()
{
int std_in = 0;
int std_out = 1;
int fds_max = 1;
fd_set reads, writes;
struct timeval timeout;
fds[0] = std_in;
fds[1] = std_out;
while(1)
{
FD_ZERO(&reads);
FD_ZERO(&writes);
FD_SET(std_in, &reads); //标准输入关注的是读事件
FD_SET(std_out, &writes); //标准输出关注的是写事件
timeout.tv_sec = 5;
timeout.tv_usec = 0;
switch( select(fds_max + 1, &reads, &writes, NULL, &timeout))
{
case 0:
printf(“select time out ……\n”);
break;
case -1:
perror(“select”);
break;
default:
if(FD_ISSET(fds[0], &reads)) //可以从标准输入中读
{
char buf[LEN];
memset(buf, ‘\0’, LEN);
gets(buf);
printf(“echo: %s\n”, buf);
if(strncmp(buf, “quit”, 4) == 0)
{
exit(0);
}
}
if(FD_ISSET(fds[1], &writes))
{
char* buf = “write is ready…….\n”;
printf(“%s”, buf);
sleep(5);
}
break;
}
}
}
执行结果：
（2）.多路复用的TCP套接字编程：
server.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string.h>
#include<sys/time.h>
#include<unistd.h>
#define LEN 1024
const int PORT = 8080;
struct sockaddr_in client;
struct sockaddr_in local;
int listenSock;
int linkSock = -1;
int fds[64];
int size_client = sizeof(client);
int ListenSock()
{
listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(listenSock < 0)
{
perror(“socket”);
exit(1);
}
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_port = htons(PORT);
if ( bind(listenSock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0)
{
perror(“bind”);
exit(2);
}
if( listen(listenSock, 5) < 0)
{
perror(“listen”);
exit(3);
}
return listenSock;
}
int main()
{
listenSock = ListenSock(); //进入监听状态
char buf[LEN];
memset(buf, ‘\0’, LEN);
while(1)
{
fd_set reads, writes;
int fds_max; //fds中最大的一个文件描述符
int i = 0;
int fds_num = sizeof(fds)/sizeof(fds[0]);
for(; i < fds_num; i++) //初始化fds
{
fds[i] = -1;
}
fds[0] = listenSock;
fds_max = fds[0];
struct timeval times;
while(1)
{
//每次循环都要初始化，因为reads与writes即是是输入型参数，
//也是输出型参数
FD_ZERO(&reads);
FD_ZERO(&writes);
FD_SET(listenSock, &reads); //listenSock只关心读事件
times.tv_sec = 10;
times.tv_usec = 0;
struct timeval times;
//在select之前把所有的文件描述符都设置读事件
for(i = 1; i < fds_num; i++ )
{
if(fds[i] > 0)
{
FD_SET(fds[i], &reads); //所有的socket都要关心读事件
if(fds[i] > fds_max)
{
fds_max = fds[i];
}
}
}
switch( select(fds_max + 1, &reads, &writes, NULL, ×)) //select函数返回已就绪的文件描述符的个数
{
case 0:
printf(“time out….!\n”);
break;
case -1:
perror(“select”);
break;
default:
for(i = 0; i < fds_num; i++)
{
//如果为listenSock并且已经就绪 则可以accept客户端了
if(fds[i] == listenSock && FD_ISSET(fds[i], &reads))
{
linkSock = accept(listenSock, (struct sockaddr*)&client, &size_client);
if(linkSock < 0)
{
perror(“accept”);
continue;
}
printf(“a new connect is create…… the fds is %d\n”, linkSock);
for(i = 0; i < fds_max; i++)
//把新创建的文件描述符放到fds中
{
if(fds[i] < 0)
{
fds[i] = linkSock; FD_SET(linkSock, &writes);
//设置进写事件队列中
break;
}
}
if(i == fds_max – 1)
{
printf(“文件描述符集已满，请关闭一些链接，以保证系统能正常工作！\n”);
}
}
else if(fds[i] > 0 && FD_ISSET(fds[i], &reads))
//服务器可以读取客户端发过来的信息了
{
memset(buf, ‘\0’, LEN);
int ret = read(fds[i], buf, LEN);
if(ret < 0) //读取错误，直接跳到下一个文件描述符
{
perror(“read”);
continue;
}
else if(ret == 0)
//客户端关闭 直接跳到下一个文件描述符
{
printf(“client is closed!\n”);
continue;
}
else //读取成功
{
buf[ret] = ‘\0’;
printf(“client# %s\n”, buf);
}
if( write(fds[i], buf, strlen(buf)) < 0)
//回显给客户端
{
perror(“write”);
continue;
}
}
}
break;
}
}
}
}
client.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/time.h>
#include<unistd.h>
#define LEN 1024
const int PORT = 8080;
const char* IP = “127.0.0.1”;
struct sockaddr_in server;
int clientSock;
char buf[LEN];
int main()
{
clientSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(clientSock < 0)
{
perror(“socket”);
exit(1);
}
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);
server.sin_port = htons(PORT);
if ( connect(clientSock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)
{
perror(“connect”);
exit(2);
}
while(1)
{
memset(buf, ‘\0’, LEN);
printf(“please input: “);
gets(buf);
write(clientSock, buf, strlen(buf));
memset(buf, ‘\0’, LEN);
int ret = read(clientSock, buf, LEN);
buf[ret] = ‘\0’;
printf(“echo: %s\n”, buf);
}
return 0;
}
Makefile:
.PHONY:all
all:server client
server:server.c
gcc -o $@ $^ -g
client:client.c
gcc -o $@ $^ -g
.PHONY:clean
clean:
rm -f server client
执行结果：
五.总结：
select用于I/O复用，通过监听文件描述符的状态，当与文件描述符相关的资源准备就绪就返回，从而提高性能。
reads，writes， timeout都是输入/输出型参数，所以要在while循环内设置它们的状态
