细谈select函数（C语言）

http://blog.csdn.net/piaojun_pj/article/details/5991968

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。

 

Select的函数格式：

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* )。

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：返回状态发生变化的描述符总数。
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

 

select举例:

①读取键盘输入值，超时间隔2.5秒，输出用户输入的字符个数。

 

#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    char buffer[128];
    int result, nread;
    fd_set inputs, testfds;
    struct timeval timeout;
    FD_ZERO(&inputs);//用select函数之前先把集合清零
     FD_SET(0,&inputs);//把要检测的句柄——标准输入（0），加入到集合里。
     while(1)
    {
       testfds = inputs;
       timeout.tv_sec = 2;
       timeout.tv_usec = 500000;
       result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0, (fd_set *)0, &timeout);
       switch(result)
       {
       case 0:
           printf("timeout/n");
           break;
       case -1:
           perror("select");
           exit(1);
       default:
           if(FD_ISSET(0,&testfds))
           {
               ioctl(0,FIONREAD,&nread);//取得从键盘输入字符的个数，包括回车。
               if(nread == 0)
               {
                  printf("keyboard done/n");
                  exit(0);
               }
               nread = read(0,buffer,nread);
               buffer[nread] = 0;
               printf("read %d from keyboard: %s", nread, buffer);
         }
         break;
      }
   }
   return 0;
}

#include <sys/types.h> #include <sys/time.h> #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <sys/ioctl.h> #include <unistd.h> int main() { char buffer[128]; int result, nread; fd_set inputs, testfds; struct timeval timeout; FD_ZERO(&inputs);//用select函数之前先把集合清零 FD_SET(0,&inputs);//把要检测的句柄——标准输入（0），加入到集合里。 while(1) { testfds = inputs; timeout.tv_sec = 2; timeout.tv_usec = 500000; result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0, (fd_set *)0, &timeout); switch(result) { case 0: printf("timeout/n"); break; case -1: perror("select"); exit(1); default: if(FD_ISSET(0,&testfds)) { ioctl(0,FIONREAD,&nread);//取得从键盘输入字符的个数，包括回车。 if(nread == 0) { printf("keyboard done/n"); exit(0); } nread = read(0,buffer,nread); buffer[nread] = 0; printf("read %d from keyboard: %s", nread, buffer); } break; } } return 0; }

 

 

②利用select而不是fork来解决socket中的多客户问题。

 

服务器端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int server_sockfd, client_sockfd;
    int server_len, client_len;
    struct sockaddr_in server_address;
    struct sockaddr_in client_address;
    int result;
    fd_set readfds, testfds;
    server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立服务器端socket
    server_address.sin_family = AF_INET;
    server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_address.sin_port = htons(9734);
    server_len = sizeof(server_address);
    bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);
    listen(server_sockfd, 5);
    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(server_sockfd, &readfds);//将服务器端socket加入到集合中
    while(1)
    {
        char ch;
        int fd;
        int nread;
        testfds = readfds;
        printf("server waiting/n");

        /*无限期阻塞，并测试文件描述符变动 */
        result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0,(fd_set *)0, (struct timeval *) 0);
        if(result < 1)
        {
            perror("server5");
            exit(1);
        }

        /*扫描所有的文件描述符*/
        for(fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++)
        {
            /*找到相关文件描述符*/
            if(FD_ISSET(fd,&testfds))
            {
                        /*判断是否为服务器套接字，是则表示为客户请求连接。*/
                if(fd == server_sockfd)
                {
                    client_len = sizeof(client_address);
                    client_sockfd = accept(server_sockfd,
                    (struct sockaddr *)&client_address, &client_len);
                    FD_SET(client_sockfd, &readfds);//将客户端socket加入到集合中
                    printf("adding client on fd %d/n", client_sockfd);
                }

                /*客户端socket中有数据请求时*/
                else
                {
                    ioctl(fd, FIONREAD, &nread);//取得数据量交给nread

                    /*客户数据请求完毕，关闭套接字，从集合中清除相应描述符 */
                    if(nread == 0)
                    {
                        close(fd);
                        FD_CLR(fd, &readfds);
                        printf("removing client on fd %d/n", fd);
                    }

                    /*处理客户数据请求*/
                    else
                    {
                        read(fd, &ch, 1);
                        sleep(5);
                        printf("serving client on fd %d/n", fd);
                        ch++;
                        write(fd, &ch, 1);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <stdio.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/time.h> #include <sys/ioctl.h> #include <unistd.h> int main() { int server_sockfd, client_sockfd; int server_len, client_len; struct sockaddr_in server_address; struct sockaddr_in client_address; int result; fd_set readfds, testfds; server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立服务器端socket server_address.sin_family = AF_INET; server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_address.sin_port = htons(9734); server_len = sizeof(server_address); bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len); listen(server_sockfd, 5); FD_ZERO(&readfds); FD_SET(server_sockfd, &readfds);//将服务器端socket加入到集合中 while(1) { char ch; int fd; int nread; testfds = readfds; printf("server waiting/n"); /*无限期阻塞，并测试文件描述符变动 */ result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0,(fd_set *)0, (struct timeval *) 0); if(result < 1) { perror("server5"); exit(1); } /*扫描所有的文件描述符*/ for(fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++) { /*找到相关文件描述符*/ if(FD_ISSET(fd,&testfds)) { /*判断是否为服务器套接字，是则表示为客户请求连接。*/ if(fd == server_sockfd) { client_len = sizeof(client_address); client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&client_address, &client_len); FD_SET(client_sockfd, &readfds);//将客户端socket加入到集合中 printf("adding client on fd %d/n", client_sockfd); } /*客户端socket中有数据请求时*/ else { ioctl(fd, FIONREAD, &nread);//取得数据量交给nread /*客户数据请求完毕，关闭套接字，从集合中清除相应描述符 */ if(nread == 0) { close(fd); FD_CLR(fd, &readfds); printf("removing client on fd %d/n", fd); } /*处理客户数据请求*/ else { read(fd, &ch, 1); sleep(5); printf("serving client on fd %d/n", fd); ch++; write(fd, &ch, 1); } } } } } }

 

客户端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int client_sockfd;
    int len;
    struct sockaddr_in address;//服务器端网络地址结构体
     int result;
    char ch = 'A';
    client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立客户端socket
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
    address.sin_port = 9734;
    len = sizeof(address);
    result = connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);
    if(result == -1)
    {
         perror("oops: client2");
         exit(1);
    }
    write(client_sockfd, &ch, 1);
    read(client_sockfd, &ch, 1);
    printf("char from server = %c/n", ch);
    close(client_sockfd);
    zexit(0);
}

#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <stdio.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> int main() { int client_sockfd; int len; struct sockaddr_in address;//服务器端网络地址结构体 int result; char ch = 'A'; client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立客户端socket address.sin_family = AF_INET; address.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”); address.sin_port = 9734; len = sizeof(address); result = connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&address, len); if(result == -1) { perror("oops: client2"); exit(1); } write(client_sockfd, &ch, 1); read(client_sockfd, &ch, 1); printf("char from server = %c/n", ch); close(client_sockfd); zexit(0); }