在网络程序中,一个进程同时处理多个文件描述符是很常见的情况。select()系统调用可以使进程检测同时等待的多个I/O设备,当没有设备准备好时,select()阻塞,其中任一设备准备好时,select()就返回。
select()的调用形式为:
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fe_set *exceptfds, const struct timeval *timeout);
select的第一个参数是文件描述符集中要被检测的比特数,这个值必须至少比待检测的最大文件描述符大1;参数readfds指定了被读监控的文件描述符集;参数writefds指定了被写监控的文件描述符集;而参数exceptfds指定了被例外条件监控的文件描述符集。
参数timeout起了定时器的作用:到了指定的时间,无论是否有设备准备好,都返回调用。timeval的结构定义如下:
struct timeval{
long tv_sec; //表示几秒
long tv_usec; //表示几微妙
}
timeout取不同的值,该调用就表现不同的性质:
1.timeout为0,调用立即返回;
2.timeout为NULL,select()调用就阻塞,直到知道有文件描述符就绪;
3.timeout为正整数,就是一般的定时器。
select调用返回时,除了那些已经就绪的描述符外,select将清除readfds、writefds和exceptfds中的所有没有就绪的描述符。select的返回值有如下情况:
1.正常情况下返回就绪的文件描述符个数;
2.经过了timeout时长后仍无设备准备好,返回值为0;
3.如果select被某个信号中断,它将返回-1并设置errno为EINTR。
4.如果出错,返回-1并设置相应的errno。
系统提供了4个宏对描述符集进行操作:
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
void FD_ZERO(fd_set *fdset);
宏FD_SET设置文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位(设置为1),宏FD_CLR清除文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位(设置为0),宏FD_ZERO清除文件描述符集fdset中的所有位(既把所有位都设置为0)。使用这3个宏在调用select前设置描述符屏蔽位,在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位是否被设置。
过去,描述符集被作为一个整数位屏蔽码得到实现,但是这种实现对于多于32个的文件描述符将无法工作。描述符集现在通常用整数数组中的位域表示,数组元素的每一位对应一个文件描述符。例如,一个整数占32位,那么整数数组的第一个元素代表文件描述符0到31,数组的第二个元素代表文件描述符32到63,以此类推。宏FD_SET设置整数数组中对应于fd文件描述符的位为1,宏FD_CLR设置整数数组中对应于fd文件描述符的位为0,宏FD_ZERO设置整数数组中的所有位都为0。假设执行如下程序后:
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
fd_set readset;
FD_ZERO(&readset);
FD_SET(5, &readset);
FD_SET(33, &readset);
则文件描述符集readset中对应于文件描述符6和33的相应位被置为1,如图1所示:
再执行如下程序后:
FD_CLR(5, &readset);
则文件描述符集readset对应于文件描述符6的相应位被置为0,如图2所示:
通常,操作系统通过宏FD_SETSIZE来声明在一个进程中select所能操作的文件描述符的最大数目。例如:
在4.4BSD的头文件中我们可以看到:
#ifndef FD_SETSIZE
#define FD_SETSIZE 1024
#endif
在红帽Linux的头文件<bits/types.h>中我们可以看到:
#define __FD_SETSIZE 1024
以及在头文件<sys/select.h>中我们可以看到:
#include <bits/types.h>
#define FD_SETSIZE __FD_SETSIZE
既定义FD_SETSIZE为1024,一个整数占4个字节,既32位,那么就是用包含32个元素的整数数组来表示文件描述符集。我们可以在头文件中修改这个值来改变select使用的文件描述符集的大小,但是必须重新编译内核才能使修改后的值有效。当前版本的unix操作系统没有限制FD_SETSIZE的最大值,通常只受内存以及系统管理上的限制。