Select函数在Socket编程中还是比较重要的,可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序,他们只是习惯写诸如connect、 accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回)。可是使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non-block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。下面详细介绍一下!


先说明两个结构体:

1、select机制中提供了一个数据结构 struct fd_set ,可以理解为一个集合,实际上是一个位图,每一个特定为来标志相应大小文件描述符,这个集合中存放的是文件描述符(file descriptor),即文件句柄(也就是位图上的每一位都能与一个打开的文件句柄(文件描述符)建立联系,这个工作由程序员来完成),这可以是我们所说的普通意义的文件,当然Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式,全部包括在内,所以毫无疑问一个socket就是一个文件,socket句柄就是一个文件描述符。fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作,程序员通过操作4类宏,来完成最fd_set的操作:

(1)、FD_ZERO(fd_set *) 清空一个文件描述符集合;

(2)、FD_SET(int ,fd_set *)将一个文件描述符添加到一个指定的文件描述符集合中;

(3)、FD_CLR(int ,fd_set*) 将一个给定的文件描述符从集合中删除;

(4)、FD_ISSET(int ,fd_set* )检查集合中指定的文件描述符是否可以读写。

深入的理解select模型的关键点在于理解fd_set,为了说明方便,我们取fd_set长度为1个字节,fd_set中的每一个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用位表示为 0000,0000 。

(2)若fd = 5 ,则执行 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。没有可读事件发生时 fd = 5 被清空。


2、struct timeval,一个大家常用的结构,用来代表时间值,有两个成员,一个是秒数,另一个是毫秒数。

[cpp]


1. struct timeval
2. {
3. long tv_sec; //second
4. long tv_usec; //microsecond
5. };

[cpp]

1. struct timeval  
2. {  
3. long tv_sec;    //second  
4. long tv_usec;   //microsecond  
5. };


这个结构体的精度可以精确至百万分之1秒。

接下来介绍select函数,函数格式为:

[cpp]

  1. int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);


[cpp]

  1. int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);  



具体解释select的参数:

(1)int maxfdp是一个整数值,是指集合中所有文件描述符的范围,即所有文件描述符的最大值加1,不能错。

说明:对于这个原理的解释可以看上边fd_set的详细解释,fd_set是以位图的形式来存储这些文件描述符。maxfdp也就是定义了位图中有效的位的个数。

(2)fd_set *readfds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的读变化的,即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了,如果这个集合中有一个文件可读,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可读;如果没有可读的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的读变化。

(3)fd_set *writefds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的写变化的,即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了,如果这个集合中有一个文件可写,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可写,如果没有可写的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的写变化。

(4)fd_set *errorfds同上面两个参数的意图,用来监视文件错误异常文件。

(5)struct timeval* timeout是select的超时时间,这个参数至关重要,它可以使select处于三种状态,第一,若将NULL以形参传入,即不传入时间结构,就是将select置于阻塞状态,一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止;第二,若将时间值设为0秒0毫秒,就变成一个纯粹的非阻塞函数,不管文件描述符是否有变化,都立刻返回继续执行,文件无变化返回0,有变化返回一个正值;第三,timeout的值大于0,这就是等待的超时时间,即 select在timeout时间内阻塞,超时时间之内有事件到来就返回了,否则在超时后不管怎样一定返回,返回值同上述。

说明:

函数返回:

(1)当监视的相应的文件描述符集中满足条件时,比如说读文件描述符集中有数据到来时,内核(I/O)根据状态修改文件描述符集,并返回一个大于0 的数。

(2)当没有满足条件的文件描述符,且设置的timeval 监控时间超时时,select函数会返回一个为0的值。

(3)当select返回负值时,发生错误。

pselect函数是一个 防止信号干扰的增强型 select函数

select()函数实例分析:

(1)在有了select后,可以写出像样的网络程序来!举个简单的例子,就是从网络上接受数据写入一个文件中。

[cpp]


    1. int main()
    2. {
    3. int sock;
    4. FILE *fp;
    5. struct fd_set fds;
    6. struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0
    7. char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区
    8. /* 假定已经建立UDP连接,具体过程不写,简单,当然TCP也同理,主机ip和port都已经给定,要写的文件已经打开
    9. sock=socket(...);
    10. bind(...);
    11. fp=fopen(...); */
    12. while(1)
    13. {
    14. FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化
    15. FD_SET(sock,&fds); //添加描述符
    16. FD_SET(fp,&fds); //同上
    17. maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1
    18. switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用
    19. {
    20. case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序
    21. case 0:break; //再次轮询
    22. default:
    23. if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据
    24. {
    25. recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据
    26. if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写
    27. fwrite(fp,buffer...);//写入文件
    28. //buffer清空;
    29. }// end if break;
    30. }// end switch
    31. }//end while
    32. }//end main

    [cpp] 

    1. int main()  
    2. {  
    3. int sock;  
    4. FILE *fp;  
    5. struct fd_set fds;  
    6. struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0  
    7. char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区  
    8. /* 假定已经建立UDP连接,具体过程不写,简单,当然TCP也同理,主机ip和port都已经给定,要写的文件已经打开
    9.     sock=socket(...);
    10.     bind(...);
    11.     fp=fopen(...); */  
    12. while(1)  
    13.     {  
    14. //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化  
    15. //添加描述符  
    16. //同上  
    17. //描述符最大值加1  
    18. switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用  
    19.         {  
    20. case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序  
    21. case 0:break; //再次轮询  
    22. default:  
    23. if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据  
    24.             {  
    25. //接受网络数据      
    26. if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写  
    27. //写入文件  
    28. //buffer清空;  
    29. // end if break;  
    30. // end switch  
    31. //end while  
    32. }//end main

    Linux下监控键盘上是否有数据到来?


    [cpp]

    1. #include <sys/time.h>
    2. #include <stdio.h>
    3. #include <sys/types.h>
    4. #include <sys/stat.h>
    5. #include <fcntl.h>
    6. #include <assert.h>
    7. int main ()
    8. {
    9. int keyboard;
    10. int ret,i;
    11. char c;
    12. fd_set readfd;
    13. struct timeval timeout;
    14. keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    15. assert(keyboard>0);
    16. while(1)
    17. {
    18. timeout.tv_sec=1;
    19. timeout.tv_usec=0;
    20. FD_ZERO(&readfd);
    21. FD_SET(keyboard,&readfd);
    22. 
    23. ///监控函数
    24. ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);
    25. if(ret == -1) //错误情况
    26. cout<<"error"<<endl ;
    27. else if(ret) //返回值大于0 有数据到来
    28. if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))
    29. {
    30. i=read(keyboard,&c,1);
    31. if('\n'==c)
    32. continue;
    33. printf("hehethe input is %c\n",c);
    34. if ('q'==c)
    35. break;
    36. }
    37. else //超时情况
    38. {
    39. cout<<"time out"<<endl;
    40. continue;
    41. }
    42. }
    43. }

    [cpp]



      1. #include <sys/time.h>  
      2. #include <stdio.h>  
      3. #include <sys/types.h>  
      4. #include <sys/stat.h>  
      5. #include <fcntl.h>  
      6. #include <assert.h>  
      7. int main ()  
      8. {  
      9. int keyboard;  
      10. int ret,i;  
      11. char c;  
      12.     fd_set readfd;  
      13. struct timeval timeout;  
      14. "/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);  
      15.     assert(keyboard>0);  
      16. while(1)  
      17.     {  
      18.         timeout.tv_sec=1;  
      19.         timeout.tv_usec=0;  
      20.         FD_ZERO(&readfd);  
      21.         FD_SET(keyboard,&readfd);  
      22.   
      23. ///监控函数  
      24.         ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);  
      25. if(ret == -1)   //错误情况  
      26. "error"<<endl ;  
      27. else if(ret)    //返回值大于0 有数据到来  
      28. if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))  
      29.             {  
      30.                 i=read(keyboard,&c,1);  
      31. if('\n'==c)  
      32. continue;  
      33. "hehethe input is %c\n",c);  
      34. if ('q'==c)  
      35. break;  
      36.             }  
      37. else    //超时情况  
      38.         {  
      39. "time out"<<endl;  
      40. continue;  
      41.         }  
      42.     }  
      43. }