linux下select系統調用

 

select系統調用是用來讓我們的程序監視多個文件句柄(file descrīptor)的狀態變化的。程序會停在select這裏等待,直到被監視的文件句柄有某一個或多個發生了狀態改變。

文件在句柄在Linux裏很多,如果你man某個函數,在函數返回值部分說到成功後有一個文件句柄被創建的都是的,如man socket可以看到“On success, a file descrīptor for the new socket is returned.”而man 2 open可以看到“open() and creat() return the new file descrīptor”,其實文件句柄就是一個整數,看socket函數的聲明就明白了:
int socket(int domain, int type, int protocol);
當然,我們最熟悉的句柄是0、1、2三個,0是標準輸入,1是標準輸出,2是標準錯誤輸出。0、1、2是整數表示的,對應的FILE *結構的表示就是stdin、stdout、stderr,0就是stdin,1就是stdout,2就是stderr。
比如下面這兩段代碼都是從標準輸入讀入9個字節字符:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
        char buf[10] = "";
        read(0, buf, 9); /* 從標準輸入 0 讀入字符 */
        fprintf(stdout, "%s/n", buf); /* 向標準輸出 stdout 寫字符 */
        return 0;
}
/* **上面和下面的代碼都可以用來從標準輸入讀用戶輸入的9個字符** */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char ** argv)
{
        char buf[10] = "";
        fread(buf, 9, 1, stdin); /* 從標準輸入 stdin 讀入字符 */
        write(1, buf, strlen(buf));
        return 0;
}
 
繼續上面說的select,就是用來監視某個或某些句柄的狀態變化的。select函數原型如下:
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
函數的最後一個參數timeout顯然是一個超時時間值,其類型是struct timeval *,即一個struct timeval結構的變量的指針,所以我們在程序裏要申明一個struct timeval tv;然後把變量tv的地址&tv傳遞給select函數。struct timeval結構如下:

struct timeval {
             long    tv_sec;         /* seconds */
             long    tv_usec;        /* microseconds */
         };
 
第2、3、4三個參數是一樣的類型: fd_set *,即我們在程序裏要申明幾個fd_set類型的變量,比如rdfds, wtfds, exfds,然後把這個變量的地址&rdfds, &wtfds, &exfds 傳遞給select函數。這三個參數都是一個句柄的集合,第一個rdfds是用來保存這樣的句柄的:當句柄的狀態變成可讀的時系統就會告訴select函數返回,同理第二個wtfds是指有句柄狀態變成可寫的時系統就會告訴select函數返回,同理第三個參數exfds是特殊情況,即句柄上有特殊情況發生時系統會告訴select函數返回。特殊情況比如對方通過一個socket句柄發來了緊急數據。如果我們程序裏只想檢測某個socket是否有數據可讀,我們可以這樣:
fd_set rdfds; /* 先申明一個 fd_set 集合來保存我們要檢測的 socket句柄 */
struct timeval tv; /* 申明一個時間變量來保存時間 */
int ret; /* 保存返回值 */
FD_ZERO(&rdfds); /* 用select函數之前先把集合清零 */
FD_SET(socket, &rdfds); /* 把要檢測的句柄socket加入到集合裏 */
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 500; /* 設置select等待的最大時間爲1秒加500毫秒 */
ret = select(socket + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 檢測我們上面設置到集合rdfds裏的句柄是否有可讀信息 */
if(ret < 0) perror("select");/* 這說明select函數出錯 */
else if(ret == 0) printf("超時/n"); /* 說明在我們設定的時間值1秒加500毫秒的時間內,socket的狀態沒有發生變化 */
else { /* 說明等待時間還未到1秒加500毫秒,socket的狀態發生了變化 */
    printf("ret=%d/n", ret); /* ret這個返回值記錄了發生狀態變化的句柄的數目,由於我們只監視了socket這一個句柄,所以這裏一定ret=1,如果同時有多個句柄發生變化返回的就是句柄的總和了 */
    /* 這裏我們就應該從socket這個句柄裏讀取數據了,因爲select函數已經告訴我們這個句柄裏有數據可讀 */
    if(FD_ISSET(socket, &rdfds)) { /* 先判斷一下socket這外被監視的句柄是否真的變成可讀的了 */
        /* 讀取socket句柄裏的數據 */
        recv(...);
    }
}
 
注意select函數的第一個參數,是所有加入集合的句柄值的最大那個值還要加1。比如我們創建了3個句柄:

int sa, sb, sc;
sa = socket(...); /* 分別創建3個句柄並連接到服務器上 */
connect(sa,...);
sb = socket(...);
connect(sb,...);
sc = socket(...);
connect(sc,...);

FD_SET(sa, &rdfds);/* 分別把3個句柄加入讀監視集合裏去 */
FD_SET(sb, &rdfds);
FD_SET(sc, &rdfds);
 
在使用select函數之前,一定要找到3個句柄中的最大值是哪個,我們一般定義一個變量來保存最大值,取得最大socket值如下:
int maxfd = 0;
if(sa > maxfd) maxfd = sa;
if(sb > maxfd) maxfd = sb;
if(sc > maxfd) maxfd = sc;
 
然後調用select函數:
ret = select(maxfd + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值還要加1 */
 
同樣的道理,如果我們要檢測用戶是否按了鍵盤進行輸入,我們就應該把標準輸入0這個句柄放到select裏來檢測,如下:
FD_ZERO(&rdfds);
FD_SET(0, &rdfds);
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
ret = select(1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); /* 注意是最大值還要加1 */
if(ret < 0) perror("select");/* 出錯 */
else if(ret == 0) printf("超時/n"); /* 在我們設定的時間tv內,用戶沒有按鍵盤 */
else { /* 用戶有按鍵盤,要讀取用戶的輸入 */
    scanf("%s", buf);
}


 

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