socket编程之select相关

FD_ZERO，FD_ISSET这些都是套节字结合操作宏
看看MSDN上的select函数,
这是在select io 模型中的核心,用来管理套节字IO的,避免出现无辜锁定.
int select( int nfds,fd_set FAR *readfds, fd_set FAR *writefds,
fd_set FAR *exceptfds,
const struct timeval FAR *timeout
);
第一个参数不管,是兼容目的,最后的是超时标准,select是阻塞操作
当然要设置超时事件.
接着的三个类型为fd_set的参数分别是用于检查套节字的可读性,可写性,和列外数据性质.

我举个例子
比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞
如果数据一直不来,你的线程就要阻塞很久.这样显然不好.
所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了)
步骤如下
socket s;
.....
fd_set set;
while(1)
{
FD_ZERO(&set);//将你的套节字集合清空
FD_SET(s, &set);//加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s
select(0,&set,NULL,NULL,NULL);//检查套节字是否可读,
//很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况)
//这里select是否出错没有写
if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
{ //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
//只保留符合条件的套节字在这个集合里面

recv(s,...);

}
//do something here
}

select()函数主要是建立在fd_set类型的基础上的。fd_set（它比较重要所以先介绍一下）是一组文件描述字(fd)的集合，它用一位来表示一个fd（下面会仔细介绍），对于fd_set类型通过下面四个宏来操作：

fd_set set;

FD_ZERO(&set);

FD_SET(fd, &set);

FD_CLR(fd, &set);

FD_ISSET(fd, &set);

过去，一个fd_set通常只能包含<32的fd（文件描述字），因为fd_set其实只用了一个32位矢量来表示fd；现在,UNIX系统通常会在头文件<sys/select.h>中定义常量FD_SETSIZE，它是数据类型fd_set的描述字数量，其值通常是1024，这样就能表示<1024的fd。根据fd_set的位矢量实现，我们可以重新理解操作fd_set的四个宏：

fd_set set;

FD_ZERO(&set);

FD_SET(0, &set);

FD_CLR(4, &set);

FD_ISSET(5, &set);

―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

注意fd的最大值必须<FD_SETSIZE。

―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

select函数的接口比较简单：

int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *writeset,

fd_set* exceptset, struct tim *timeout);

功能：

测试指定的fd可读？可写？有异常条件待处理？

参数：

nfds

需要检查的文件描述字个数（即检查到fd_set的第几位），数值应该比三组fd_set中所含的最大fd值更大，一般设为三组fd_set中所含的最大fd值加1（如在readset,writeset,exceptset中所含最大的fd为5，则nfds=6，因为fd是从0开始的）。设这个值是为提高效率，使函数不必检查fd_set的所有1024位。

readset

用来检查可读性的一组文件描述字。

writeset

用来检查可写性的一组文件描述字。

exceptset

用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注：错误不包括在异常条件之内)

timeout

有三种可能：

1. timeout=NULL（阻塞：直到有一个fd位被置为1函数才返回）

2. timeout所指向的结构设为非零时间（等待固定时间：有一个fd位被置为1或者时间耗尽，函数均返回）

3. timeout所指向的结构，时间设为0（非阻塞：函数检查完每个fd后立即返回）

返回值：

返回对应位仍然为1的fd的总数。

Remarks：

三组fd_set均将某些fd位置0，只有那些可读，可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1。

使用select函数的过程一般是：

先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零，然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入fd_set，接着调用函数select测试fd_set中的所有fd，最后用宏FD_ISSET检查某个fd在函数select调用后，相应位是否仍然为1。

以下是一个测试单个文件描述字可读性的例子：

int isready(int fd)

{

int rc;

fd_set fds;

struct tim tv;

FD_ZERO(&fds);

FD_SET(fd,&fds);

tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;

rc = select(fd+1, &fds, NULL, NULL, &tv);

if (rc < 0) //error

return -1;

return FD_ISSET(fd,&fds) ? 1 : 0;

}

下面还有一个复杂一些的应用：

//这段代码将指定测试Socket的描述字的可读可写性，因为Socket使用的也是fd

uint32 SocketWait(TSocket *s,bool rd,bool wr,uint32 timems)

{

fd_set rfds,wfds;

#ifdef _WIN32

TIM tv;

#else

struct tim tv;

#endif

FD_ZERO(&rfds);

FD_ZERO(&wfds);

if (rd) //TRUE

FD_SET(*s,&rfds); //添加要测试的描述字

if (wr) //FALSE

FD_SET(*s,&wfds);

tv.tv_sec=timems/1000; //second

tv.tv_usec=timems%1000; //ms

for (;;) //如果errno==EINTR，反复测试缓冲区的可读性

switch(select((*s)+1,&rfds,&wfds,NULL,

(timems==TIME_INFINITE?NULL:&tv))) //测试在规定的时间内套接口接收缓冲区中是否有数据可读

{ //0－－超时，-1－－出错

case 0:

return 0;

case (-1):

if (SocketError()==EINTR)

break;

return 0; //有错但不是EINTR

default:

if (FD_ISSET(*s,&rfds)) //如果s是fds中的一员返回非0，否则返回0

return 1;

if (FD_ISSET(*s,&wfds))

return 2;

return 0;

};

}

select函数：
系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。原型：
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>

select函数：
系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。原型：
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);
参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1；rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。
FD_ZERO,FD_SET,FD_CLR,FD_ISSET: 参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1；rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。
FD_ZERO,FD_SET,FD_CLR,FD_ISSET:
FD_ZERO(fd_set *fdset);将指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化，如果不清空，由于在系统分配内存空间后，通常并不作清空处理，所以结果是不可知的。
FD_SET(fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。
struct timeval结构：
struct timeval{
long tv_sec;//second
long tv_usec;//minisecond
}
timeout设置情况：
null:select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件。
0：仅检测描述符集合的状态，然后立即返回，并不等待外部事件的发生。
特定的时间值：如果在指定的时间段里没有事件发生，select将超时返回。

Select函数应用

　　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);

　　先说明两个结构体：

　　第一，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

　　清空集合FD_ZERO(fd_set *)；

　　将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set

　　*)；

　　将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int

　　,fd_set*)；

　　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。

　　第二，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，另一个是微妙数。

　　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。

　　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

　　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。

　　例子：

　　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

FD_ZERO(&readfd);
FD_SET(sockfd,&readfd);
while(1){
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if(select(MAX_CONNECTED_NO,&readfd,NULL,NULL,(struct timeval *)0)>0){
if(FD_ISSET(sockfd,&readfd)>0){
if((client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&sin_size))==-1){
perror("accept");
exit(1);
}
if((recvbytes=recv(client_fd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1){
perror("recv");
exit(1);
}
if(read(client_fd,buf,MAXDATASIZE)<0){
perror("read");
exit(1);
}
printf("received a connection :%s",buf);
}/*if*/
close(client_fd);
}/*select*/
}/*while*/
///////////////////////////////////////////////////////////////
select(MAX_CONNECTED_NO,&readfd,NULL,NULL,(struct timeval *)0)作用是设置关注readfd所包含的(句柄)是否有数据可读，这里就只有sockfd一个。
FD_ISSET是一个宏,不是函数，作用就是检察一下现在是否有数据可读。
select 函数是实现多路复用的一种方法，在这里的用意主要是不让accept阻塞。
////////////////////////////////////////////////////////////////
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。

使用select函数可以以非阻塞的方式和多个socket通信。程序只是演示select函数的使用，功能非常简单，即使某个连接关闭以后也不会修改当前连接数，连接数达到最大值后会终止程序。

1. 程序使用了一个数组fd_A，通信开始后把需要通信的多个socket描述符都放入此数组。

2. 首先生成一个叫sock_fd的socket描述符，用于监听端口。

3. 将sock_fd和数组fd_A中不为0的描述符放入select将检查的集合fdsr。

4. 处理fdsr中可以接收数据的连接。如果是sock_fd，表明有新连接加入，将新加入连接的socket描述符放置到fd_A。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define MYPORT 1234    // the port users will be connecting to

#define BACKLOG 5     // how many pending connections queue will hold

#define BUF_SIZE 200

int fd_A[BACKLOG];    // accepted connection fd
int conn_amount;    // current connection amount

void showclient()
{
int i;
printf("client amount: %d\n", conn_amount);
for (i = 0; i < BACKLOG; i++) {
printf("[%d]:%d  ", i, fd_A[i]);
}
printf("\n\n");
}

int main(void)
{
int sock_fd, new_fd;  // listen on sock_fd, new connection on new_fd
struct sockaddr_in server_addr;    // server address information
struct sockaddr_in client_addr; // connector's address information
socklen_t sin_size;
int yes = 1;
char buf[BUF_SIZE];
int ret;
int i;

if ((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket");
exit(1);
}

if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1) {
perror("setsockopt");
exit(1);
}

server_addr.sin_family = AF_INET;         // host byte order
server_addr.sin_port = htons(MYPORT);     // short, network byte order
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // automatically fill with my IP
memset(server_addr.sin_zero, '\0', sizeof(server_addr.sin_zero));

if (bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
perror("bind");
exit(1);
}

if (listen(sock_fd, BACKLOG) == -1) {
perror("listen");
exit(1);
}

printf("listen port %d\n", MYPORT);

fd_set fdsr;
int maxsock;
struct timeval tv;

conn_amount = 0;
sin_size = sizeof(client_addr);
maxsock = sock_fd;
while (1) {
// initialize file descriptor set
FD_ZERO(&fdsr);
FD_SET(sock_fd, &fdsr);

// timeout setting
tv.tv_sec = 30;
tv.tv_usec = 0;

// add active connection to fd set
for (i = 0; i < BACKLOG; i++) {
if (fd_A[i] != 0) {
FD_SET(fd_A[i], &fdsr);
}
}

ret = select(maxsock + 1, &fdsr, NULL, NULL, &tv);
if (ret < 0) {
perror("select");
break;
} else if (ret == 0) {
printf("timeout\n");
continue;
}

// check every fd in the set
for (i = 0; i < conn_amount; i++) {
if (FD_ISSET(fd_A[i], &fdsr)) {
ret = recv(fd_A[i], buf, sizeof(buf), 0);
if (ret <= 0) {        // client close
printf("client[%d] close\n", i);
close(fd_A[i]);
FD_CLR(fd_A[i], &fdsr);
fd_A[i] = 0;
} else {        // receive data
if (ret < BUF_SIZE)
memset(&buf[ret], '\0', 1);
printf("client[%d] send:%s\n", i, buf);
}
}
}

// check whether a new connection comes
if (FD_ISSET(sock_fd, &fdsr)) {
new_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &sin_size);
if (new_fd <= 0) {
perror("accept");
continue;
}

// add to fd queue
if (conn_amount < BACKLOG) {
fd_A[conn_amount++] = new_fd;
printf("new connection client[%d] %s:%d\n", conn_amount,
inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
if (new_fd > maxsock)
maxsock = new_fd;
}
else {
printf("max connections arrive, exit\n");
send(new_fd, "bye", 4, 0);
close(new_fd);
break;
}
}
showclient();
}

// close other connections
for (i = 0; i < BACKLOG; i++) {
if (fd_A[i] != 0) {
close(fd_A[i]);
}
}

exit(0);
}