select,poll,epoll用法

阅读本文前，请先参考： select,poll,epoll区别

 

select用法

       #include <sys/time.h>
       #include <sys/types.h>
       #include <unistd.h>

       #include <sys/select.h>

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

       int  pselect(int  n,  fd_set  *readfds,  fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout, const
       sigset_t *sigmask);

       FD_CLR(int fd, fd_set *set);
       FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
       FD_SET(int fd, fd_set *set);
       FD_ZERO(fd_set *set);

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。
下面详细介绍一下！
Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程，和windows下的有区别，一会儿说明)：
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* )。一会儿举例说明。
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：
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
在有了select后可以写出像样的网络程序来！举个简单的例子，就是从网络上接受数据写入一个文件中。
例子： 
main() 
{ 
    int sock; 
    FILE *fp; 
    struct fd_set fds; 
    struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒，3秒轮询，要非阻塞就置0 
    char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区 
    /* 假定已经建立UDP连接，具体过程不写，简单，当然TCP也同理，主机ip和port都已经给定，要写的文件已经打开 
    sock=socket(...); 
    bind(...); 
    fp=fopen(...); */ 
    while(1) 
   { 
        FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化
        FD_SET(sock,&fds); //添加描述符 
        FD_SET(fp,&fds); //同上
        maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1;    //描述符最大值加1
        switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout))   //select使用 
        { 
            case -1: exit(-1);break; //select错误，退出程序 
            case 0:break; //再次轮询
            default: 
                  if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读，即是否网络上有数据
                  { 
                        recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据 
                        if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写 
                            fwrite(fp,buffer...);//写入文件 
                         buffer清空; 
                   }// end if break; 
          }// end switch 
     }//end while 
}//end main

 

poll用法

       #include <sys/poll.h>

       int poll(struct pollfd *ufds, unsigned int nfds, int timeout);

 

 

               struct pollfd {
                       int fd;           /* file descriptor */
                       short events;     /* requested events */
                       short revents;    /* returned events */
               };

 

poll ()接受一个指向结构'struct pollfd'列表的指针，其中包括了你想测试的文件描述符和事件。事件由一个在结构中事件域的比特掩码确定。当前 的结构在调用后将被填写并在事件发生后返回。在SVR4(可能更早的一些版本)中的 "poll.h"文件中包含了用于确定事件的一些宏定义。事件的等待 时间精确到毫秒 (但令人困惑的是等待时间的类型却是int)，当等待时间为0时，poll()函数立即返回，-1则使poll()一直挂起直到一个指定 事件发生。下面是pollfd的结构。 

     struct pollfd {
         int fd;        /* 文件描述符 */
         short events;  /* 等待的事件 */
         short revents; /* 实际发生了的事件 */
     };
      
于select()十分相似，当返回正值时，代表满足响应事件的文件描述符的个数，如果返回0则代表在规定事件内没有事件发生。如发现返回为负则应该立即查看 errno，因为这代表有错误发生。 

如果没有事件发生，revents会被清空，所以你不必多此一举。 

这里是一个例子 

   /* 检测两个文件描述符，分别为一般数据和高优先数据。如果事件发生
      则用相关描述符和优先度调用函数handler()，无时间限制等待，直到
      错误发生或描述符挂起。*/
   
   #include <stdlib.h>
   #include <stdio.h>
  
   #include <sys/types.h>
   #include <stropts.h>
   #include <poll.h>
  
   #include <unistd.h>
   #include <errno.h>
   #include <string.h>
  
   #define NORMAL_DATA 1
   #define HIPRI_DATA 2
  
   int poll_two_normal(int fd1,int fd2)
   {
       struct pollfd poll_list[2];
       int retval;
  
       poll_list[0].fd = fd1;
       poll_list[1].fd = fd2;
       poll_list[0].events = POLLIN|POLLPRI;
       poll_list[1].events = POLLIN|POLLPRI;
  
       while(1)
       {
           retval = poll(poll_list,(unsigned long)2,-1);
           /* retval 总是大于0或为-1，因为我们在阻塞中工作 */
  
           if(retval < 0)
           {
               fprintf(stderr,"poll错误: %s/n",strerror(errno));
               return -1;
           }
    
           if(((poll_list[0].revents&POLLHUP) == POLLHUP) ||
              ((poll_list[0].revents&POLLERR) == POLLERR) ||
              ((poll_list[0].revents&POLLNVAL) == POLLNVAL) ||
              ((poll_list[1].revents&POLLHUP) == POLLHUP) ||
              ((poll_list[1].revents&POLLERR) == POLLERR) ||
              ((poll_list[1].revents&POLLNVAL) == POLLNVAL))
             return 0;
  
           if((poll_list[0].revents&POLLIN) == POLLIN)
             handle(poll_list[0].fd,NORMAL_DATA);
           if((poll_list[0].revents&POLLPRI) == POLLPRI)
             handle(poll_list[0].fd,HIPRI_DATA);
           if((poll_list[1].revents&POLLIN) == POLLIN)
             handle(poll_list[1].fd,NORMAL_DATA);
           if((poll_list[1].revents&POLLPRI) == POLLPRI)
             handle(poll_list[1].fd,HIPRI_DATA);
       }
   }

 

epoll用法

       #include <sys/epoll.h>

       int epoll_create(int size)

       int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event)

       int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout)

 

            typedef union epoll_data {
                 void *ptr;
                 int fd;
                 __uint32_t u32;
                 __uint64_t u64;
            } epoll_data_t;

            struct epoll_event {
                 __uint32_t events;  /* Epoll events */
                 epoll_data_t data;  /* User data variable */
            };

在linux中，惊群现象已经消失了的，我们可以看   http://simohayha.javaeye.com/blog/561424 ，但是当我们在开发服务器时候，需要使用epoll，发现一个问题，就是当一个请求过来的时候，发现有的时候被唤起的进程不止一个，看下面的程序:

 #include <sys/socket.h>
 #include <sys/epoll.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include <arpa/inet.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <unistd.h>
 #include <stdio.h>
 #include <pthread.h>
 #include <errno.h>
 #include <unistd.h>
 #include <sys/ipc.h>
 #include <sys/shm.h>
 #include <errno.h>
 #define KEY 1234
 #define SIZE 1024
 #define PORT 9999
 #define MAXFDS 5000
 #define EVENTSIZE 100
 void process();
 int fd, cfd,opt=1;
 int shmid;
 char *shmaddr;
 struct shmid_ds buf;
 int num = 0 ;
 int main(int argc, char *argv[])
 {
     shmid = shmget(KEY,SIZE,IPC_CREAT|0600); /* 建立共享内存 */
     if(shmid == -1){
         printf("create share memory failed/n");
     }
     shmaddr = (char *)shmat(shmid,NULL,0);
     if(shmaddr == (void *)-1){
         printf("connect to the share memory failed: %s",strerror(errno));
         return 0;
     }
     strcpy(shmaddr,"1/n");

     struct sockaddr_in sin, cin;
     socklen_t sin_len = sizeof(struct sockaddr_in);
     if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) <= 0)
     {
         fprintf(stderr, "socket failed/n");
         return -1;
     }
     memset(&sin, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
     sin.sin_family = AF_INET;
     sin.sin_port = htons((short)(PORT));
     sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
     if (bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) != 0)
     {
          fprintf(stderr, "bind failed/n");
          return -1;
     }
     if (listen(fd, 32) != 0)
     {
         fprintf(stderr, "listen failed/n");
         return -1;
     }
     int i ;
     for(i = 0; i < 2; i++)
     {
       int pid = fork();
       if(pid == 0)
       {
           process();
       }
     }
     while(1) ;

     return 0;
 }
 void process()
 {
     struct epoll_event ev;
     struct epoll_event events[1000];
     int    kdpfd = epoll_create(1000);
     int  len = sizeof(struct sockaddr_in);
     ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
     ev.data.fd = fd;
     int new_fd;
     if((fcntl(fd, F_GETFL, 0)&O_NONBLOCK))
         printf("ok non block/n");
     else printf("wrong non block/n");
     printf("sub socket is %d /n", fd);

     if (epoll_ctl(kdpfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev) < 0)
     {
         fprintf(stderr, "epoll set insertion error: fd=%d/n", fd);
         return ;
     }
     else
     {
         printf("监听 socket 加入 epoll 成功！/n");
     }
     struct sockaddr_in my_addr, their_addr;
     while (1)
     {
         /* 等待有事件发生 */
         int nfds = epoll_wait(kdpfd, events, 20, 500);
         if (nfds == -1)
         {
             perror("epoll_wait");
             break;
         }
         /* 处理所有事件 */
         //printf("num of event is :%d /n",nfds);
         int n;
         for (n = 0; n < nfds; ++n)
         {
             if (events[n].data.fd == fd)
             {
                 new_fd = accept(fd, (struct sockaddr *) &their_addr,&len);
                 if (new_fd < 0)
                 {
                     printf("accept error/n");
                     continue;
                 }
                 else
                 {
                     printf("%d create new socket: %d/n", getpid(), new_fd);
                 }
             }
         }

     }
 }

 

当请求过来的时候，会出现accept error,而且我发现这个时候的socket id 都是 -1。我们可以在这里添加判断来解决问题，至于为什么epoll会引入这个问题，暂时还不清楚，需要进一步的学习。

 

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拓展参考：

linux c语言 select函数用法

select poll使用

Linux 惊群现象

 

epoll_create, epoll_ctl和epoll_wait

epoll_create epoll_ctl epoll_wait close epoll和select的简单比较