select()函数以及FD_ZERO、FD_SET、FD_CLR、FD_ISSET

转载:select()函数以及FD_ZERO、FD_SET、FD_CLR、FD_ISSET

   从别人的博客中转载过来了这一篇文章,经过重新编辑排版之后展现于此,做一个知识点保存与学习。

    select函数用于在非阻塞中,当一个套接字或一组套接字有信号时通知你,系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型,原型:
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set*wrset,fd_set *exset,struct timeval*timeout);

    所在的头文件为:#include<sys/time.h> 和#include<unistd.h>

    先对函数中的参数做一个简单的介绍。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。 
        在这些参数中有一个类似于结构体的东西fd_set,这是一组文件描述字(fd)的集合,它用一位来表示一个fd,等等.

        对于fd_set类型通过下面四个宏来操作:
        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。

       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。

    功能:测试指定的fd可读?可写?有异常条件待处理?
    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:不包括错误)
    timeout   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。

    对于select函数的功能简单的说就是对文件fd做一个测试。测试结果有三种可能:
       1.timeout=NULL(阻塞:select将一直被阻塞,直到某个文件描述符上发生了事件)
       2.timeout所指向的结构设为非零时间(等待固定时间:如果在指定的时间段里有事件发生或者时间耗尽,函数均返回)
       3.timeout所指向的结构,时间设为0(非阻塞: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)

        返回值:返回对应位仍然为1的fd的总数。注意啦: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。否则为0哦。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
}


        理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便,取fd_set长度为1字节,fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
      (1)执行fd_set set;FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
      (2)若fd=5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)

      (3)若再加入fd=2,fd=1,则set变为0001,0011
      (4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
      (5)若fd=1,fd=2上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。注意:没有事件发生的fd=5被清空。

       基于上面的讨论,可以轻松得出select模型的特点:
     (1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。

     (2)可以有效突破select可监控的文件描述符上限。
     (3)将fd加入select监控集的同时,还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd,一是用于再select返回后,array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空,则每次开始select前都要重新从array取得fd逐一加入(FD_ZERO最先),扫描array的同时取得fd最大值maxfd,用于select的第一个参数。
     (4)可见select模型必须在select前循环array(加fd,取maxfd),select返回后循环array(FD_ISSET判断是否有时间发生)。


       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(intfd)
{
    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;
}


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