细谈select函数（C语言）

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。

Select的函数格式：

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* )。

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，另一个是毫秒数。

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：返回状态发生变化的描述符总数。

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

select举例:

①读取键盘输入值，超时间隔2.5秒，输出用户输入的字符个数。

#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
char buffer[128];
int result, nread;
fd_set inputs, testfds;
struct timeval timeout;
FD_ZERO(&inputs);//用select函数之前先把集合清零
FD_SET(0,&inputs);//把要检测的句柄——标准输入（0），加入到集合里。
while(1)
{
testfds = inputs;
timeout.tv_sec = 2;
timeout.tv_usec = 500000;
result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0, (fd_set *)0, &timeout);
switch(result)
{
case 0:
printf("timeout/n");
break;
case -1:
perror("select");
exit(1);
default:
if(FD_ISSET(0,&testfds))
{
ioctl(0,FIONREAD,&nread);//取得从键盘输入字符的个数，包括回车。
if(nread == 0)
{
printf("keyboard done/n");
exit(0);
}
nread = read(0,buffer,nread);
buffer[nread] = 0;
printf("read %d from keyboard: %s", nread, buffer);
}
break;
}
}
return 0;
}

②利用select而不是fork来解决socket中的多客户问题。

服务器端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
int server_sockfd, client_sockfd;
int server_len, client_len;
struct sockaddr_in server_address;
struct sockaddr_in client_address;
int result;
fd_set readfds, testfds;
server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立服务器端socket
server_address.sin_family = AF_INET;
server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_address.sin_port = htons(9734);
server_len = sizeof(server_address);
bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);
listen(server_sockfd, 5);
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(server_sockfd, &readfds);//将服务器端socket加入到集合中
while(1)
{
char ch;
int fd;
int nread;
testfds = readfds;
printf("server waiting/n");

/*无限期阻塞，并测试文件描述符变动 */
result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0,(fd_set *)0, (struct timeval *) 0);
if(result < 1)
{
perror("server5");
exit(1);
}

/*扫描所有的文件描述符*/
for(fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++)
{
/*找到相关文件描述符*/
if(FD_ISSET(fd,&testfds))
{
/*判断是否为服务器套接字，是则表示为客户请求连接。*/
if(fd == server_sockfd)
{
client_len = sizeof(client_address);
client_sockfd = accept(server_sockfd,
(struct sockaddr *)&client_address, &client_len);
FD_SET(client_sockfd, &readfds);//将客户端socket加入到集合中
printf("adding client on fd %d/n", client_sockfd);
}

/*客户端socket中有数据请求时*/
else
{
ioctl(fd, FIONREAD, &nread);//取得数据量交给nread

/*客户数据请求完毕，关闭套接字，从集合中清除相应描述符 */
if(nread == 0)
{
close(fd);
FD_CLR(fd, &readfds);
printf("removing client on fd %d/n", fd);
}

/*处理客户数据请求*/
else
{
read(fd, &ch, 1);
sleep(5);
printf("serving client on fd %d/n", fd);
ch++;
write(fd, &ch, 1);
}
}
}
}
}
}

客户端：

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

int main()
{
int client_sockfd;
int len;
struct sockaddr_in address;//服务器端网络地址结构体
int result;
char ch = 'A';
client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立客户端socket
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
address.sin_port = 9734;
len = sizeof(address);
result = connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);
if(result == -1)
{
perror("oops: client2");
exit(1);
}
write(client_sockfd, &ch, 1);
read(client_sockfd, &ch, 1);
printf("char from server = %c/n", ch);
close(client_sockfd);
exit(0);
}

服务器端：