《unix高级环境编程》高级 I/O—— I/O 多路复用

        当我们想要多次对描述符进行 read  时,多路转接技术能够满足该要求。I/O 多路转接技术首先构造一张有关描述符的列表,然后调用一个函数,直到这些描述符中的一个已准备好进行 I/O 时,该函数才返回,返回时,告诉进程哪些描述符已经准备好可以进行 I/O 操作。

select 和 pselect 函数


/* IO多路转接*/

/*
 * 函数功能:
 * 返回值:准备就绪的描述符数,若超时则返回0,出错则返回-1;
 * 函数原型:
 */
#include <sys/select.h>
int select(int maxfdpl, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *tvptr);
/*
 * 说明:
 * 参数maxfdpl是“最大描述符加1”;
 * 参数readfds、writefds、exceptfds是指向描述符集的指针,即描述符可读、可写或处于异常条件的;
 * 时间参数有三种取值:
 * tvptr == NULL;
 *      永远等待;若捕获到信号则中断此无限期等待;当所指定的描述符中的一个已准备好或捕获到信号则返回;
 *      若捕获到信号,则select返回-1,errno设置为EINTR;
 *
 * tvptr->tv_sec == 0 && tvptr->tv_usec == 0;
 *      完全不等待;测试所有描述符并立即返回,这是得到多个描述符的状态而不阻塞select函数的轮回方法;
 *
 * tvptr->sec != 0 || tvptr->usec != 0;
 *      等待指定的秒数和微妙数;当指定的描述符已准备好,或超过指定的时间立即返回;
 *      若超过指定的时间还没有描述符准备好,则返回0;
 *
 * tvptr的结构如下:
 */
struct timeval
{
    long tv_sec;    /* seconds */
    long tv_usec;   /* and microseconds */
};
        在上面的函数当中,存在着 fd_set 的数据结构,我们可以通过以下函数对该数据结构进行处理:

#include <sys/select.h>
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); //测试描述符fd是否在描述符集中设置;若fd在描述符集中则返回非0值,否则返回0
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //清除在fdset中指定的位fd;
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //设置fd在fdset中指定的位;
void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清除整个fdset;即所有描述符位都为0;

       声明了一个描述符集后,必须使用 FD_ZERO 清空其所有位达到初始化,然后才可以设置各个位;从 select 返回时,使用 FD_ISSET 测试该集中的一个给定位是否仍旧设置;

      select 函数有三个可能的返回值:

  1. 返回值-1表示出错。这种情况下,将不修改其中任何描述符集。
  2. 返回值0表示没有描述符准备好。若指定的描述符都没有准备好,而且指定的时间已经超过,则发生这种情况。此时描述符集都被清0.
  3. 正返回值表示已经准备好的描述符数,该值是三个描述符集中已准备好的描述符之和。三个描述符集中仍旧打开的位对应与已准备好的描述符。
      对于准备好的意思要做一些更具体的说明:
  1. 若对读集 readfds 中的一个描述符的 read 操作将不会阻塞,则此描述符是准备好的。
  2. 若对写集 writefds 中的一个描述符的 write 操作将不会阻塞,则此描述符是准备好的。
  3. 若异常状态集 exceptfds 中的一个描述符有一个未决异常状态,则此描述符时准备好的。
  4. 对于读、写和异常状态,普通文件描述符总是返回准备好的。
/*
 * 函数功能:获取准备好的描述符数;
 * 返回值:准备就绪的描述符数,若超时则返回0,出错则返回-1;
 * 函数原型:
 */
#include <sys/select.h>
int pselect(int maxfdpl, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timespec *tsptr,
        const sigset_t *sigmask);

       pselect与select有以下几个不同:
  1. select 的超时用 timeval 结构指定,pselect 使用 timespec 结构。
  2. pselect 的超时值被申明为 const,这保证了调用 pselect 不会改变此值。
  3. 对于 pselect 可使用一个可选择的信号屏蔽字。若 sigmask 为空,那么在于信号有关的方面,pselect 的运行状况和 select 相同。否则,sigmask指向一个信号屏蔽字,在调用pselect时,以原子操作的方式安装该信号屏蔽字,在返回时回复以前的信号屏蔽字。

poll 函数

        该函数与 select 函数类似,只是程序员接口不同。该函数不是为每个状态构造描述符集,而是构造一个 pollfd 结构数组,每个数组元素指定一个描述符编号以及对其所关心的状态。

/*
 * 函数功能:和select函数类似;
 * 函数原型:
 */
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd fdarray[], nfds_t nfds, int timeout);
/*
 * 说明:
 * timeout == -1;   永远等待。
 * timeout == 0;    不等待,测试所有的描述符并立即返回。
 * timeout > 0;     等待timeout毫秒,当指定的描述符之一已经准备好,或指定的时间值已经超过时立即返回。
 */

pollfd 结构数组如下:

struct pollfd{
int fd; /* file descriptor to check,or <0 to ignore */
short events; /* events of interest on fd */
short revents;  /* events that occurred on fd */
}; 

测试程序:

#include "apue.h"
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>

int main(void)
{
    char rbuf[1024];
    fd_set rd_fds;
    int ret,len;
    struct timeval tv;

    for(; ;)
    {
        FD_ZERO(&rd_fds);
        FD_SET(STDIN_FILENO,&rd_fds);
        tv.tv_sec = 5;
        tv.tv_usec = 0;
        ret = select(1,&rd_fds,NULL,NULL,&tv);
        if(ret < 0)
        {
            err_sys("select error");
            break;
        }
        else if(ret  == 0)
            printf("timeout,waiting next loop\n");
        else
        {
            printf("ret = %d\n",ret);
            if(FD_ISSET(STDIN_FILENO,&rd_fds))
            {
                len =read(STDIN_FILENO,rbuf,1023);
                rbuf[len] = '\0';
                printf("Read buf are: %s\n",rbuf);
            }
        }
    }
    exit(0);
}

该函数是实现每个5秒钟,从标准输入读取数据;若超过5秒才写数据,则会返回0;输出结果:

ff
ret = 1
Read buf are: ff

ffh
ret = 1
Read buf are: ffh

timeout,waiting next loop
timeout,waiting next loop
^C

参考资料:

《UNIX高级环境编程》

你可能感兴趣的:(IO,select函数,多路转接,poll函数)