fd_set与select

fd_set是文件句柄的集合。

FD_ZERO    清空这个集合;
FD_SET 往这个集合里面加入一个文件句柄;
FD_ISSET      查看某一个文件句柄是否被设置了;

其中,select的第二个参数是“可读”文件句柄的集合;
第三个参数是“可写”文件句柄的集合;经常使用的就是这两个参数。

你可以看一下select函数的说明,里面有的。

'fd_set') 是一组文件描述符(fd)的集合。由于fd_set类型的长度在不同平台上不同,因此应该用一组标准的宏定义来处理此类变量:

     fd_set set;     FD_ZERO(&set);             FD_SET(fd, &set);          FD_CLR(fd, &set);          FD_ISSET(fd, &set);  

在过去,一个fd_set通常只能包含少于等于32个文件描述符,因为fd_set其实只用了一个int的比特矢量来实现,在大多数情况下,检查 fd_set能包括任意值的文件描述符是系统的责任,但确定你的fd_set到底能放多少有时你应该检查/修改宏FD_SETSIZE的值。*这个值是系统相关的*,同时检查你的系统中的select() 的man手册。有一些系统对多于1024个文件描述符的支持有问题。

#ifndef FD_SETSIZE
#define FD_SETSIZE       64
#endif

typedef struct fd_set

WinSock 编程中有一很方便的地方便是其消息驱动机制,不管是底层 API 的 WSAAsyncSelect() 还是 MFC 的异步Socket类:
CAsyncSocket,都提供了诸如 FD_ACCEPT、FD_READ、FD_CLOSE 之类的消息  编程人员捕捉并处理。FD_ACCEPT 通知进程有客户方Socket请求连接,  D_READ通知进程本地Socket有东西可读。SD UNIX中有一系统调用芳名select()完全可以提供类似的消息驱动机制。
WinSock的WSAAsyncSeclet()不过是此select()的fork版!

select()的机制中提供一fd_set的数据结构,实际上是一long类型的数组,一个数组元素都能与一打开的文件句柄(不管是Socket句柄,还是其他
文件或命名管道或设备句柄)建立联系,建立联系的工作由程序员完成(利用FD_SET宏),当调用select()时,由内核根据IO状态修改fd_set的内容,由此来通知执行了select()的进程哪一Socket或文件可读,下面具体解释:

#include  <sys/types.h>
#include  <sys/times.h>
#include  <sys/select.h>

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

ndfs:select监视的文件句柄数,视进程中打开的文件数而定,一般设为要监视各文件中的最大文件号加一。
readfds:select监视的可读文件句柄集合。
writefds: select监视的可写文件句柄集合。
exceptfds:select监视的异常文件句柄集合。
timeout:本次select()的超时结束时间。

当readfds或writefds中映象的文件可读或可写或超时,本次select() 结束返回。程序员利用一组系统提供的宏在select()结束时便可判断哪一文件可读或可写。对Socket编程特别有用的就是readfds。只相关的宏解释如下:

FD_ZERO(fd_set *fdset):清空fdset与所有文件句柄的联系。
FD_SET(int fd, fd_set *fdset):建立文件句柄fd与fdset的联系。
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset):清除文件句柄fd与fdset的联系。
FD_ISSET(int fd, fdset *fdset):检查fdset联系的文件句柄fd是否
可读写,>0表示可读写。
(关于fd_set及相关宏的定义见/usr/include/sys/types.h)

这样,你的socket只需在有东东读的时候才读入,大致如下:

...
int     sockfd;
fd_set  fdR;
struct  timeval timeout = ..;
...
for(;;) {
FD_ZERO(&fdR);
FD_SET(sockfd, &fdR);
switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) {
case -1:
error handled by u;
case 0:
timeout hanled by u;
default:
if (FD_ISSET(sockfd)) {
now u read or recv something;

}
}
}

所以一个FD_ISSET(sockfd)就相当通知了sockfd可读。 至于struct timeval在此的功能,请man select。不同的timeval设置使select()表现出超时结束、无超时阻塞和轮询三种特性。由于 imeval可精确至百万分之一秒,所以Windows的SetTimer()根本不算什么。你可以用select()做一个超级时钟。

FD_ACCEPT的实现?依然如上,因为客户方socket请求连接时,会发送
连接请求报文,此时select()当然会结束,FD_ISSET(sockfd)当然大
于零,因为有报文可读嘛!至于这方面的应用,主要在于服务方的父
Socket,你若不喜欢主动accept(),可改为如上机制来accept()。

至于FD_CLOSE的实现及处理,颇费了一堆cpu处理时间,未完待续。

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讨论关于利用select()检测对方Socket关闭的问题:

仍然是本地Socket有东东可读,因为对方Socket关闭时,会发一个关闭连接
通知报文,会马上被select()检测到的。关于TCP的连接(三次握手)和关
闭(二次握手)机制,敬请参考有关TCP/IP的书籍。

不知是什么原因,UNIX好象没有提供通知进程关于Socket或Pipe对方关闭的
信号,也可能是cpu所知有限。总之,当对方关闭,一执行recv()或read(),
马上回返回-1,此时全局变量errno的值是115,相应的sys_errlist[errno]
为"Connect refused"(请参考/usr/include/sys/errno.h)。所以,在上
篇的for(;;) ...select()程序块中,当有东西可读时,一定要检查recv()或
read()的返回值,返回-1时要作出关断本地Socket的处理,否则select()会
一直认为有东西读,其结果曾几令cpu伤心欲断针脚。不信你可以试试:不检
查recv()返回结果,且将收到的东东(实际没收到)写至标准输出...
在有名管道的编程中也有类似问题出现。具体处理详见拙作:发布一个有用
的Socket客户方原码。

至于主动写Socket时对方突然关闭的处理则可以简单地捕捉信号SIGPIPE并作
出相应关断本地Socket等等的处理。SIGPIPE的解释是:写入无读者方的管道。
在此不作赘述,请详man signal。

以上是cpu在作tcp/ip数据传输实验积累的经验,若有错漏,请狂炮击之。

唉,昨天在hacker区被一帮孙子轰得差点儿没短路。ren cpu(奔腾的心) z80

补充关于select在异步(非阻塞)connect中的应用,刚开始搞socket编程的时候
我一直都用阻塞式的connect,非阻塞connect的问题是由于当时搞proxy scan
而提出的呵呵
通过在网上与网友们的交流及查找相关FAQ,总算知道了怎么解决这一问题.同样
用select可以很好地解决这一问题.大致过程是这样的:

1.将打开的socket设为非阻塞的,可以用fcntl(socket, F_SETFL, O_NDELAY)完
成(有的系统用FNEDLAY也可).

2.发connect调用,这时返回-1,但是errno被设为EINPROGRESS,意即connect仍旧
在进行还没有完成.

3.将打开的socket设进被监视的可写(注意不是可读)文件集合用select进行监视,
如果可写,用
getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, sizeof(int));
来得到error的值,如果为零,则connect成功.

在许多unix版本的proxyscan程序你都可以看到类似的过程,另外在solaris精华
区->编程技巧中有一个通用的带超时参数的connect模块.

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