WinSock I/O编程模型之——Select模型

最近，在系统地学习windows网络编程。虽然，已经浏览过select相关代码，查阅过很多书籍和资料，但是自始自终都是一副朦胧的姿态，一知半解，不知所以。为了更好的学习网络编程，决定将多线程和套接字I/O模型这块知识进行彻底的总结一下，书写一些测试代码，将这块堡垒攻下。当然自己不是什么大师，这方面知识相对匮乏，或多获少会存在一些歧义，希望能在不断的学习过程中，总结不足，及时补充。
《windows网络编程》这样说：
select（选择）模型是Winsock中最常见的I/O模型。之所以称其为“select模型”，是由于它的“中心思想”便是利用select函数，实现对I/O的管理。利用select函数判断套接字上是否存在数据，或者能否向一个套接字写入数据。之所以要设计这个函数，唯一的目的便是防止应用程序在套接字处于锁定模式中时，在一次I/O绑定调用（如send或recv）过程中，被迫进入“锁定”状态；同时防止在套接字处于非锁定模式中时，产生WSAEWOULDBLOCK错误。除非满足事先用参数规定的条件，否则s
elect函数会在进行I/O操作时锁定。
Select模型所涉及的函数—— Select函数

int select(
　　int nfds,
　　fd_set FAR* readfds,
　　fd_set FAR* writefds,
　　fd_set FAR* exceptfds,
　　const struct timeval FAR* timeout
);

nfds: 本参数忽略，仅起到兼容作用。
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。
structtimeval{

　　long tv_sec;//seconds

　　long tv_usec;//mill seconds

};
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

对socket 和 fd_set集合的操作
FD_SET(int fd, fd_set *fdset);　　　　//向集合中添加socket s
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);　　　　//从集合中删除指定的socket s
FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);　　　//如果s是结合中的成员，则返回非0，否则返回0
FD_ZERO(fd_set *fdset);　　　　　　　 //将集合初始化为空集合

示例源代码：(源： http://blog.chinaunix.net/uid-17102734-id-2830149.html)

#pragma once
#include <winsock.h>
#include <stdio.h>
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
int g_iTotalConn = 0;
SOCKET g_CliSocketArr[FD_SETSIZE];
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter);
int main()
{
 WSADATA wsaData;
 SOCKET sListen, sClient;
 SOCKADDR_IN local, client;
 int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
 DWORD dwThreadId;
 // Initialize Windows socket library

 WSAStartup(0x0202, &wsaData);
 // Create listening socket

 sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 // Bind

 local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
 local.sin_family = AF_INET;
 local.sin_port = htons(PORT);
 bind(sListen, (struct sockaddr *)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
 // Listen

 listen(sListen, 3);
 // Create worker thread

 CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId); 
 while (TRUE)
 {
  // Accept a connection

  sClient = accept(sListen, (struct sockaddr *)&client, &iaddrSize);
  printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
  // Add socket to g_CliSocketArr

  g_CliSocketArr[g_iTotalConn++] = sClient;
 }
 return 0;
}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam)
{
 int i;
 fd_set fdread;
 int ret;
 struct timeval tv = {1, 0};
 char szMessage[MSGSIZE];
 while (TRUE)
 {
  FD_ZERO(&fdread);
  //1.将当前所有的客户端套接字加入到读集fdread中；

  for (i = 0; i < g_iTotalConn; i++)
  {
   FD_SET(g_CliSocketArr[i], &fdread);
  }
  // We only care read event

  //2.调用select函数；执行同步I/0

  ret = select(0,&fdread, NULL, NULL, &tv);
  //没有可以读的套接字，继续进行select

  if (ret == 0)
  {
   continue;
  }
  //有可以读的套接字

  for (i = 0; i < g_iTotalConn; i++)
  {
   if (FD_ISSET(g_CliSocketArr[i], &fdread))
   {
    // A read event happened on g_CliSocketArr[i]

    // 将数据内容从socket中端口中读到相应的内存szMessage中

    ret = recv(g_CliSocketArr[i], szMessage, MSGSIZE, 0);//(同步I/O)

    if (ret == 0 || (ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET))
    {
     // Client socket closed

     printf("Client socket %d closed.\n", g_CliSocketArr);
     closesocket(g_CliSocketArr[i]);
     if (i < g_iTotalConn - 1)
     { 
      g_CliSocketArr[i--] = g_CliSocketArr[--g_iTotalConn];
     }
    }
    else
    {
     // We received a message from client

     szMessage[ret] = '\0';
     send(g_CliSocketArr[i], szMessage, strlen(szMessage), 0);
    }
   }
  }
 }
 return 0;
}

参考文献：
1. http://blog.chinaunix.net/uid-21783276-id-2689035.html 2. http://blog.csdn.net/yanheifeng715000/article/details/6592447 3. http://tangfeng.iteye.com/blog/518135 4.