UNIX环境高级编程读书笔记（十二）—高级IO （2）

 

二．I/O多路转接

       如果我们想从多个文件描述符读或写数据，如果我们用以前学过的函数（read,write等）去处理可能会阻塞在一个文件描述符上，不能处理其他的文件描述符。那是因为我们以前学的I/O处理函数，都是阻塞的I/O处理函数，它们的特点是，如果缓冲区里有数据它们就会把数据写到文件中，如果缓存区没有数据他们就会等待（阻塞）直到有数据可读。这就造成了他们无法对多个文件描述符进行操作。而对多个文件描述符进行操作在网络通信方面却是执关重要的。

       一种比较好的解决方案就是I/O多路转接技术。它现构造一张有关文件描述符的列表，然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个已经准备好进行I/O时，该函数才返回。在返回时，它告诉进程那些描述符已经准备好可以进行I/O。poll,selsct,pselect这三个函数使我们能够执行I/O多路转接，下面就分别介绍它们。

 

2．

名称:：	select
功能：	指行I/O多路转接
头文件：	#include <sys/select.h>
函数原形：	int select(int maxfdpl,fd_set *restrict readfds,fd_set *restrict writefds,fd_set *testrict exceptfds,struct timeval *testrict tvptr);
参数：	maxfdpl   最大描述符加1 readfds     读描述符集    writefds    写描述符集 excepfds    异常描述符集 tvptr      愿意等待的时间
返回值：	准备就绪的文件描述符数，若超时则返回0，若出错则返回-1

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 select函数使我们可以执行I/O多路转接。传向select的参数告诉内核：我们所关系的描述符。对于每个描述符我们所关心的状态。以及我们愿意等待的时间。从select返回时，内核告诉我们：以准备好的描述符的数量。对于读、写或异常这三个状态中的每一个，那些描述符已经准备好。

       这个函数比较复杂，我们一个一个参数的看。

       第一个参数maxfdp1的意思是“最大描述符加 1 ” 。也可将第一个参数设置为FD_SETSIZE,这是<sys/select.h>中的一个常数，它说明了最大的描述符数（经常是1024）。如果将第三个参数设置为我们所关注的最大描述符编号值加一，内核就只需在此范围内寻找打开的位，而不必在三个描述符集中的数百位内搜索。

       中间的三个参数readfds、writefds和exceptfds是指向描述符集的指针。这三个描述符集说明了我们关心的可读(readfds)、可写(writefd)或处于异常条件(wxcepfds)的各个描述符。每个描述符集存放在一个fd_set数据类型中。这种结构相当于一个描述符的数组，它为每个可能的描述符设置1位。

               fd0     fd1     fd2     fd3       fdn

0

0

0

0

…

readfdsà

 

               fd0     fd1     fd2     fd3       fdn

0

0

0

0

…

writefdsà

 

               fd0     fd1     fd2     fd3       fdn

0

0

0

0

…

excepfdsà

 

       可用下面4个函数对描述符集进行操作。

 

       select的中间三个参数中的任意一个或全部都可以是空指针，这表示对相应状态不关系。如果所有三个指针都是空指针，则select提供了较sleep更精确的计时器。其等待时间可以小于1秒。

      

       tuptr指定最后等待的时间，它的结构是：

struct timeval{

       long tv_sec; 秒

       long tv_usec; 微秒

};

有三种情况：

(1) tvptr==NULL:永远等待。如果捕捉到一个信号则中断此无限等待。当所指定的描述符中的一个已经准备好或捕捉到一个信号则返回。如果捕捉到一个信号，则select返回-1，errno设置为EINTR.

(2) tvptr->tv_sec==0&&tvptr_usec==0 完全不等待。测试所有的描述符并立即返回。这是得到多个描述符的状态而不阻塞select函数的轮询方法。

(3）tvptr->tv_sec!=0||tvptr_usec!=0 等待指定的秒数或微秒数。当指定的描述符之一已准备好，或当指定的时间值已超过时立即返回。如果在超时还没有一个描述符准备好，则返回值是0。

 

3．

名称:：	FD_ISSET/FD_CLR/FD_SET/FD_ZERO
功能：	描述符集处理函数
头文件：	#include <sys/select.h>
函数原形：	int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset); void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset); void FD_SET(int fd,fd_set *fdset); void FD_ZERO(fd_set *fdset);
参数：	fdset     描述符集 fd        描述符
返回值：	若fd在描述符集中则返回非0值，否则返回0（FD_ISSET）

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 调用FD_ZERO将一个指定的fd_set变量的所有位设置为0。调用FD_SET设置一个fd_set变量的指定位。调用FD_CLR将一指定位清除。最后调用FD_ISSET测试一指定位是否设置。声明了一个描述符集后，必须用FD_ZERO清除其所有位，然后在其中设置我们关心的各个位。

       下面是select函数实现I/O多路转接的一个例子

/*12_3.c*/ #include <sys/time.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>   int main() { int keyboard; int ret=0; char c; fd_set readfd; struct timeval timeout; if((keyboard=open(“/dev/tty”,O_RDONLY|O_NONBLOCK))<0) /*打开标准输入（键盘）的文件描述符*/     exit(1);/如果失败则退出程序*/ while(1) {     timeout.tv_sec=3;/*设置等待时间为3秒*/     timeout.usec=0;     FD_ZERO(&readfd);/*初始化描述符集*/     FD_SET(keyboard,&readfd);/*把标准输入（键盘）加入到描述符集中*/         ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);     if(ret==0)/*如果超时打印下面的语句*/         printf(“Time out!/n”);     if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))/*如果描述符集readfd的keyboard位被设置*/     {         read(keyboard,&c,1);/*从键盘上读如一个字符*/         if(c==’/n’)             continue;         printf(“You input is %c/n”,c);         if(c==’q’)             break;     } } }

       程序执行后等待用户输入。如果用户输入程序就会把它打印到屏幕上。如果用户在3秒钟未输入任何字符，程序就打印“Time out!”.

       本程序实现了一个文件描述符的非阻塞I/O。

 

文章转自：http://blog.chinaunix.net/u1/59291/showart.php?id=538605