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：
1 /****************************************
2 > File Name:test.c
3 > Author:xiaoxiaohui
4 > mail:1924224891@qq.com
5 > Created Time:2016年05月23日 星期一 16时11分45秒
6 ****************************************/
7
8 #include<stdio.h>
9 #include<stdlib.h>
10 #include<sys/types.h>
11 #include<sys/time.h>
12 #include<unistd.h>
13 #include<string.h>
14
15 const int LEN = 1024;
16 int fds[2]; //只监测标准输入与输出这两个文件描述符
17 int main()
18 {
19
20 int std_in = 0;
21 int std_out = 1;
22 int fds_max = 1;
23 fd_set reads, writes;
24 struct timeval timeout;
25
26 fds[0] = std_in;
27 fds[1] = std_out;
28
29 while(1)
30 {
31 FD_ZERO(&reads);
32 FD_ZERO(&writes);
33 FD_SET(std_in, &reads); //标准输入关注的是读事件
34 FD_SET(std_out, &writes); //标准输出关注的是写事件
35 timeout.tv_sec = 5;
36 timeout.tv_usec = 0;
37 switch( select(fds_max + 1, &reads, &writes, NULL, &timeout))
38 {
39 case 0:
40 printf("select time out ......\n");
41 break;
42 case -1:
43 perror("select");
44 break;
45 default:
46 if(FD_ISSET(fds[0], &reads)) //可以从标准输入中读
47 {
48 char buf[LEN];
49 memset(buf, ‘\0‘, LEN);
50 gets(buf);
51 printf("echo: %s\n", buf);
52
53 if(strncmp(buf, "quit", 4) == 0)
54 {
55 exit(0);
56 }
57 }
58 if(FD_ISSET(fds[1], &writes))
59 {
60 char* buf = "write is ready.......\n";
61 printf("%s", buf);
62 sleep(5);
63 }
64 break;
65 }
66 }
67
68
69 }执行结果：
（2）.多路复用的TCP套接字编程：
server.c：
1 /****************************************
2 > File Name:server.c
3 > Author:xiaoxiaohui
4 > mail:1924224891@qq.com
5 > Created Time:2016年05月23日 星期一 12时18分21秒
6 ****************************************/
7
8 #include<stdio.h>
9 #include<stdlib.h>
10 #include<sys/types.h>
11 #include<sys/socket.h>
12 #include<netinet/in.h>
13 #include<arpa/inet.h>
14 #include<string.h>
15 #include<sys/time.h>
16 #include<unistd.h>
17
18 #define LEN 1024
19 const int PORT = 8080;
20 struct sockaddr_in client;
21 struct sockaddr_in local;
22 int listenSock;
23 int linkSock = -1;
24 int fds[64];
25 int size_client = sizeof(client);
26
27 int ListenSock()
28 {
29 listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
30 if(listenSock < 0)
31 {
32 perror("socket");
33 exit(1);
34 }
35
36 local.sin_family = AF_INET;
37 local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
38 local.sin_port = htons(PORT);
39
40 if ( bind(listenSock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0)
41 {
42 perror("bind");
43 exit(2);
44 }
45
46 if( listen(listenSock, 5) < 0)
47 {
48 perror("listen");
49 exit(3);
50 }
51 return listenSock;
52 }
53
54 int main()
55 {
56 listenSock = ListenSock(); //进入监听状态
57
58 char buf[LEN];
59 memset(buf, ‘\0‘, LEN);
60 while(1)
61 {
62 fd_set reads, writes;
63 int fds_max; //fds中最大的一个文件描述符
64
65 int i = 0;
66 int fds_num = sizeof(fds)/sizeof(fds[0]);
67 for(; i < fds_num; i++) //初始化fds
68 {
69 fds[i] = -1;
70 }
71
72 fds[0] = listenSock;
73 fds_max = fds[0];
74 struct timeval times;
75
76 while(1)
77 {
78 FD_ZERO(&reads); //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
79 FD_ZERO(&writes);
80 FD_SET(listenSock, &reads); //listenSock只关心读事件
81 times.tv_sec = 10;
82 times.tv_usec = 0;
83 struct timeval times;
84 for(i = 1; i < fds_num; i++ ) //在select之前把所有的文件描述符都设置读事件
85 {
86 if(fds[i] > 0)
87 {
88 FD_SET(fds[i], &reads); //所有的socket都要关心读事件
89
90 if(fds[i] > fds_max)
91 {
92 fds_max = fds[i];
93 }
94 }
95 }
96
97 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
98 {
99 case 0:
100 printf("time out....!\n");
101 break;
102 case -1:
103 perror("select");
104 break;
105 default:
106 for(i = 0; i < fds_num; i++)
107 {
108 if(fds[i] == listenSock && FD_ISSET(fds[i], &reads)) //如果为listenSock并且已经就绪 则可以accept客户端了
109 {
110 linkSock = accept(listenSock, (struct sockaddr*)&client, &size_client);
111 if(linkSock < 0)
112 {
113 perror("accept");
114 continue;
115 }
116
117 printf("a new connect is create...... the fds is %d\n", linkSock);
118 for(i = 0; i < fds_max; i++) //把新创建的文件描述符放到fds中
119 {
120 if(fds[i] < 0)
121 {
122 fds[i] = linkSock;
123 FD_SET(linkSock, &writes); //设置进写事件队列中
124 break;
125 }
126 }
127
128 if(i == fds_max - 1)
129 {
130 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");
131 }
132 }
133 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
134 {
135 memset(buf, ‘\0‘, LEN);
136 int ret = read(fds[i], buf, LEN);
137 if(ret < 0) //读取错误，直接跳到下一个文件描述符
138 {
139 perror("read");
140 continue;
141 }
142 else if(ret == 0) //客户端关闭 直接跳到下一个文件描述符
143 {
144 printf("client is closed!\n");
145 continue;
146 }
147 else //读取成功
148 {
149 buf[ret] = ‘\0‘;
150 printf("client# %s\n", buf);
151 }
152
153 if( write(fds[i], buf, strlen(buf)) < 0) //回显给客户端
154 {
155 perror("write");
156 continue;
157 }
158 }
167 }
168
169 break;
170 }
171 }
172 }
173 }client.c：
1 /****************************************
2 > File Name:client.c
3 > Author:xiaoxiaohui
4 > mail:1924224891@qq.com
5 > Created Time:2016年05月23日 星期一 12时30分01秒
6 ****************************************/
7
8 #include<stdio.h>
9 #include<stdlib.h>
10 #include<string.h>
11 #include<sys/types.h>
12 #include<sys/socket.h>
13 #include<netinet/in.h>
14 #include<arpa/inet.h>
15 #include<sys/time.h>
16 #include<unistd.h>
17
18 #define LEN 1024
19 const int PORT = 8080;
20 const char* IP = "127.0.0.1";
21 struct sockaddr_in server;
22 int clientSock;
23 char buf[LEN];
24
25 int main()
26 {
27 clientSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
28 if(clientSock < 0)
29 {
30 perror("socket");
31 exit(1);
32 }
33
34 server.sin_family = AF_INET;
35 server.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);
36 server.sin_port = htons(PORT);
37
38 if ( connect(clientSock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) < 0)
39 {
40 perror("connect");
41 exit(2);
42 }
43
44 while(1)
45 {
46 memset(buf, ‘\0‘, LEN);
47 printf("please input: ");
48 gets(buf);
49 write(clientSock, buf, strlen(buf));
50
51 memset(buf, ‘\0‘, LEN);
52 int ret = read(clientSock, buf, LEN);
53 buf[ret] = ‘\0‘;
54 printf("echo: %s\n", buf);
55 }
56
57 return 0;
58 }Makefile:
1 .PHONY:all 2 all:server client 3 4 server:server.c 5 gcc -o $@ $^ -g 6 client:client.c 7 gcc -o $@ $^ -g 8 9 .PHONY:clean 10 clean: 11 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。
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