select函数详解及实例分析

一时失言乱红尘 2022-08-10 12:44 206阅读 0赞

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。

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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：

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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。

***select函数的一些参考解析：[http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-1064.html][http_www.groad.net_bbs_read.php_tid-1064.html]***

***select函数与pselect函数的区别参考：[http://hi.baidu.com/\_jiangming/item/56d5c43fe2cadb4981f1a789][http_hi.baidu.com_jiangming_item_56d5c43fe2cadb4981f1a789]***

***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。

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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

（2）Linux下监控键盘上是否有数据到来？

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

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. \}

本文借鉴了很多文章，表示感谢：

[http://blog.csdn.net/s\_k\_yliu/article/details/6642645][http_blog.csdn.net_s_k_yliu_article_details_6642645]

[http://blog.chinaunix.net/uid-26851094-id-3175153.html][http_blog.chinaunix.net_uid-26851094-id-3175153.html]

[http://baike.baidu.com/view/3421856.htm][http_baike.baidu.com_view_3421856.htm]

[view plain]: http://blog.csdn.net/leo115/article/details/8097143#
[http_www.groad.net_bbs_read.php_tid-1064.html]: http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-1064.html
[http_hi.baidu.com_jiangming_item_56d5c43fe2cadb4981f1a789]: http://hi.baidu.com/_jiangming/item/56d5c43fe2cadb4981f1a789
[http_blog.csdn.net_s_k_yliu_article_details_6642645]: http://blog.csdn.net/s_k_yliu/article/details/6642645
[http_blog.chinaunix.net_uid-26851094-id-3175153.html]: http://blog.chinaunix.net/uid-26851094-id-3175153.html
[http_baike.baidu.com_view_3421856.htm]: http://baike.baidu.com/view/3421856.htm