Linux下select函数的用法

Linux下select函数的用法本文是十多年前利用网上搜集的资料拼接而成,这些内容基本上一直也不会过时。参数n代表最大的文件描述词加1,参数readfds、writefds 和

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本文是十多年前利用网上搜集的资料拼接而成,这些内容基本上一直也不会过时。

0. 函数定义

头文件:

 #include <sys/time.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>

函数定义:

int select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval * timeout);

函数说明:

select()用来等待文件描述词状态的改变。参数n代表最大的文件描述词加1,参数readfds、writefds 和exceptfds称为描述词组,是用来回传该描述词的读,写或例外的状况。

底下的宏提供了处理这三种描述词组的方式:

  • 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
  • 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

参数:

timeout为结构timeval,用来设置select()的等待时间,其结构定义如下

 struct timeval { time_t tv_sec; time_t tv_usec; };

返回值:

如果参数timeout设为NULL则表示select()没有timeout。

错误代码:

执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数,

如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间,

当有错误发生时则返回-1,错误原因存于errno,此时参数readfds,writefds,exceptfds和timeout的值变成不可预测。

  • 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

范例:

常见的程序片段:

fs_set readset; FD_ZERO(&readset); FD_SET(fd,&readset); select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL); if(FD_ISSET(fd,readset){……}

1. Select函数详细介绍

Select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:

Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程,和windows下的有区别,一会儿说明):

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

1.1 先说明两个结构体

一. struct fd_set

可以理解为一个集合,这个集合中存放的是文件描述符(filedescriptor),即文件句柄,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,比如:

  • FD_ZERO(fd_set *); 清空集合
  • FD_SET(int, fd_set *); 将一个给定的文件描述符加入集合之中
  • FD_CLR(int, fd_set *); 将一个给定的文件描述符从集合中删除

检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int ,fd_set* )一会儿举例说明。

二. struct timeval

是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。

1.2 具体解释select的参数

  • 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! 在Windows中这个参数的值无所谓,可以设置不正确。
  • 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
  • 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
  • fd_set * errorfds:同上面两个参数的意图,用来监视文件错误异常
  • 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。

1.3 select 返回值

  • 负值:select错误
  • 正值:某些文件可读写或出错
  • 0:等待超时,没有可读写或错误的文件

2. 例子

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。

main() { int sock; FILE *fp; struct fd_set fds; struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0 char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区 /* 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 sock=socket(...); bind(...); fp=fopen(...); */ while(1) { FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化 FD_SET(sock,&fds); //添加描述符 FD_SET(fp,&fds); //同上 maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1; //描述符最大值加1 switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout)) //select使用 { case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序 case 0:break; //再次轮询 default: if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据 { recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据 if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写 fwrite(fp,buffer...);//写入文件 buffer清空; }// end if break; }// end switch }//end while }//end main 

用来循环读取键盘输入的例子:

#include <sys/time.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <assert.h> int main () { int keyboard; int ret,i; char c; fd_set readfd; struct timeval timeout; keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK); assert(keyboard>0); while(1) { timeout.tv_sec=1; timeout.tv_usec=0; FD_ZERO(&readfd); FD_SET(keyboard,&readfd); ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout); if(FD_ISSET(keyboard,&readfd)) { i=read(keyboard,&c,1); if('\n'==c) continue; printf("hehethe input is %c\n", c); if('q'==c) break; } } }

将例子程序作一修改,加上了time out,并且考虑了select得所有的情况:

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <assert.h> int main () { int keyboard; int ret,i; char c; fd_set readfd; struct timeval timeout; keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK); assert(keyboard>0); while(1) { timeout.tv_sec=5; timeout.tv_usec=0; FD_ZERO(&readfd); FD_SET(keyboard,&readfd); ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout); //select error when ret = -1 if(ret == -1) perror("select error"); //data coming when ret>0 else if(ret) { if(FD_ISSET(keyboard,&readfd)) { i=read(keyboard,&c,1); if('\n'==c) continue; printf("hehethe input is %c/n",c); if('q'==c) break; } } //time out when ret = 0 else if(ret == 0) printf("time out\n"); } }

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