FD_ZERO,FD_ISSET這些都是套節字結合操作宏
看看MSDN上的select函數,
這是在select io 模型中的核心,用來管理套節字IO的,避免出現無辜鎖定.
int select( int nfds,fd_set FAR *readfds, fd_set FAR *writefds,
fd_set FAR *exceptfds,
const struct timeval FAR *timeout
);
第一個參數不管,是兼容目的,最后的是超時標准,select是阻塞操作
當然要設置超時事件.
接着的三個類型為fd_set的參數分別是用於檢查套節字的可讀性,可寫性,和列外數據性質.
我舉個例子
比如recv(), 在沒有數據到來調用它的時候,你的線程將被阻塞
如果數據一直不來,你的線程就要阻塞很久.這樣顯然不好.
所以采用select來查看套節字是否可讀(也就是是否有數據讀了)
步驟如下
socket s;
.....
fd_set set;
while(1)
{
FD_ZERO(&set);//將你的套節字集合清空
FD_SET(s, &set);//加入你感興趣的套節字到集合,這里是一個讀數據的套節字s
select(0,&set,NULL,NULL,NULL);//檢查套節字是否可讀,
//很多情況下就是是否有數據(注意,只是說很多情況)
//這里select是否出錯沒有寫
if(FD_ISSET(s, &set) //檢查s是否在這個集合里面,
{ //select將更新這個集合,把其中不可讀的套節字去掉
//只保留符合條件的套節字在這個集合里面
recv(s,...);
}
//do something here
}
select()函數主要是建立在fd_set類型的基礎上的。fd_set(它比較重要所以先介紹一下)是一組文件描述字(fd)的集合,它用一位來表示一個fd(下面會仔細介紹),對於fd_set類型通過下面四個宏來操作:
fd_set set;
FD_ZERO(&set);
FD_SET(fd, &set);
FD_CLR(fd, &set);
FD_ISSET(fd, &set);
過去,一個fd_set通常只能包含<32的fd(文件描述字),因為fd_set其實只用了一個32位矢量來表示fd;現在,UNIX系統通常會在頭文件<sys/select.h>中定義常量FD_SETSIZE,它是數據類型fd_set的描述字數量,其值通常是1024,這樣就能表示<1024的fd。根據fd_set的位矢量實現,我們可以重新理解操作fd_set的四個宏:
fd_set set;
FD_ZERO(&set);
FD_SET(0, &set);
FD_CLR(4, &set);
FD_ISSET(5, &set);
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
注意fd的最大值必須<FD_SETSIZE。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
select函數的接口比較簡單:
int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *writeset,
fd_set* exceptset, struct tim *timeout);
功能:
測試指定的fd可讀?可寫?有異常條件待處理?
參數:
nfds
需要檢查的文件描述字個數(即檢查到fd_set的第幾位),數值應該比三組fd_set中所含的最大fd值更大,一般設為三組fd_set中所含的最大fd值加1(如在readset,writeset,exceptset中所含最大的fd為5,則nfds=6,因為fd是從0開始的)。設這個值是為提高效率,使函數不必檢查fd_set的所有1024位。
readset
用來檢查可讀性的一組文件描述字。
writeset
用來檢查可寫性的一組文件描述字。
exceptset
用來檢查是否有異常條件出現的文件描述字。(注:錯誤不包括在異常條件之內)
timeout
有三種可能:
1. timeout=NULL(阻塞:直到有一個fd位被置為1函數才返回)
2. timeout所指向的結構設為非零時間(等待固定時間:有一個fd位被置為1或者時間耗盡,函數均返回)
3. timeout所指向的結構,時間設為0(非阻塞:函數檢查完每個fd后立即返回)
返回值:
返回對應位仍然為1的fd的總數。
Remarks:
三組fd_set均將某些fd位置0,只有那些可讀,可寫以及有異常條件待處理的fd位仍然為1。
使用select函數的過程一般是:
先調用宏FD_ZERO將指定的fd_set清零,然后調用宏FD_SET將需要測試的fd加入fd_set,接着調用函數select測試fd_set中的所有fd,最后用宏FD_ISSET檢查某個fd在函數select調用后,相應位是否仍然為1。
以下是一個測試單個文件描述字可讀性的例子:
int isready(int fd)
{
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;
}
下面還有一個復雜一些的應用:
//這段代碼將指定測試Socket的描述字的可讀可寫性,因為Socket使用的也是fd
uint32 SocketWait(TSocket *s,bool rd,bool wr,uint32 timems)
{
fd_set rfds,wfds;
#ifdef _WIN32
TIM tv;
#else
struct tim tv;
#endif
FD_ZERO(&rfds);
FD_ZERO(&wfds);
if (rd) //TRUE
FD_SET(*s,&rfds); //添加要測試的描述字
if (wr) //FALSE
FD_SET(*s,&wfds);
tv.tv_sec=timems/1000; //second
tv.tv_usec=timems%1000; //ms
for (;;) //如果errno==EINTR,反復測試緩沖區的可讀性
switch(select((*s)+1,&rfds,&wfds,NULL,
(timems==TIME_INFINITE?NULL:&tv))) //測試在規定的時間內套接口接收緩沖區中是否有數據可讀
{ //0--超時,-1--出錯
case 0:
return 0;
case (-1):
if (SocketError()==EINTR)
break;
return 0; //有錯但不是EINTR
default:
if (FD_ISSET(*s,&rfds)) //如果s是fds中的一員返回非0,否則返回0
return 1;
if (FD_ISSET(*s,&wfds))
return 2;
return 0;
};
}
select函數:
系統提供select函數來實現多路復用輸入/輸出模型。原型:
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
select函數:
系統提供select函數來實現多路復用輸入/輸出模型。原型:
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);
參數maxfd是需要監視的最大的文件描述符值+1;rdset,wrset,exset分別對應於需要檢測的可讀文件描述符的集合,可寫文件描述符的集合及異常文件描述符的集合。struct timeval結構用於描述一段時間長度,如果在這個時間內,需要監視的描述符沒有事件發生則函數返回,返回值為0。
FD_ZERO,FD_SET,FD_CLR,FD_ISSET: 參數maxfd是需要監視的最大的文件描述符值+1;rdset,wrset,exset分別對應於需要檢測的可讀文件描述符的集合,可寫文件描述符的集合及異常文件描述符的集合。struct timeval結構用於描述一段時間長度,如果在這個時間內,需要監視的描述符沒有事件發生則函數返回,返回值為0。
FD_ZERO,FD_SET,FD_CLR,FD_ISSET:
FD_ZERO(fd_set *fdset);將指定的文件描述符集清空,在對文件描述符集合進行設置前,必須對其進行初始化,如果不清空,由於在系統分配內存空間后,通常並不作清空處理,所以結果是不可知的。
FD_SET(fd_set *fdset);用於在文件描述符集合中增加一個新的文件描述符。
FD_CLR(fd_set *fdset);用於在文件描述符集合中刪除一個文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);用於測試指定的文件描述符是否在該集合中。
struct timeval結構:
struct timeval{
long tv_sec;//second
long tv_usec;//minisecond
}
timeout設置情況:
null:select將一直被阻塞,直到某個文件描述符上發生了事件。
0:僅檢測描述符集合的狀態,然后立即返回,並不等待外部事件的發生。
特定的時間值:如果在指定的時間段里沒有事件發生,select將超時返回。
Select函數應用
Select在Socket編程中還是比較重要的,可是對於初學Socket的人來說都不太愛用Select寫程序,他們只是習慣寫諸如
connect、accept、recv或recvfrom這樣的阻塞程序(所謂阻塞方式block,顧名思義,就是進程或是線程執行到這些函數時必須等
待某個事件的發生,如果事件沒有發生,進程或線程就被阻塞,函數不能立即返回)。
可是使用Select就可以完成非阻塞(所謂非阻塞方式non-
block,就是進程或線程執行此函數時不必非要等待事件的發生,一旦執行肯定返回,以返回值的不同來反映函數的執行情況,如果事件發生則與阻塞方式相同,若事件沒有發生則返回一個代碼來告知事件未發生,而進程或線程繼續執行,所以效率較高)方式工作的程序,它能夠監視我們需要監視的文件描述符的變化情況——讀寫或是異常。
下面詳細介紹一下!
Select的函數格式(我所說的是Unix系統下的伯克利socket編程,和windows下的有區別,一會兒說明):
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);
先說明兩個結構體:
第一,struct fd_set可以理解為一個集合,這個集合中存放的是文件描述符(filedescriptor),即文件句柄,這可以是我們所說的普通意義的文件,當然Unix下任何設備、管道、FIFO等都是文件形式,全部包括在內,所以毫無疑問一個socket就是一個文件,socket句柄就是一個文件描述符。
fd_set集合可以通過一些宏由人為來操作,比如
清空集合FD_ZERO(fd_set *);
將一個給定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set
*);
將一個給定的文件描述符從集合中刪除FD_CLR(int
,fd_set*);
檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫FD_ISSET(int ,fd_set* )。一會兒舉例說明。
第二,struct timeval是一個大家常用的結構,用來代表時間值,有兩個成員,一個是秒數,另一個是微妙數。
具體解釋select的參數:
int maxfdp是一個整數值,是指集合中所有文件描述符的范圍,即所有文件描述符的最大值加1,不能錯!在Windows中這個參數的值無所謂,可以設置不正確。
fd_set*readfds是指向fd_set結構的指針,這個集合中應該包括文件描述符,我們是要監視這些文件描述符的讀變化的,即我們關心是否可以從這些文件中讀取數據了,如果這個集合中有一個文件可讀,select就會返回一個大於0的值,表示有文件可讀,如果沒有可讀的文件,則根據timeout參數再判斷是否超時,若超出timeout的時間,select返回0,若發生錯誤返回負值。可以傳入NULL值,表示不關心任何文件的讀變化。
fd_set*writefds是指向fd_set結構的指針,這個集合中應該包括文件描述符,我們是要監視這些文件描述符的寫變化的,即我們關心是否可以向這些文件中寫入數據了,如果這個集合中有一個文件可寫,select就會返回一個大於0的值,表示有文件可寫,如果沒有可寫的文件,則根據timeout參數再判斷是否超時,若超出timeout的時間,select返回0,若發生錯誤返回負值。可以傳入NULL值,表示不關心任何文件的寫變化。
fd_set *errorfds同上面兩個參數的意圖,用來監視文件錯誤異常。
struct timeval *timeout是select的超時時間,這個參數至關重要,它可以使select處於三種狀態,第一,若將NULL以形參傳入,即不傳入時間結構,就是將select置於阻塞狀態,一定等到監視文件描述符集合中某個文件描述符發生變化為止;第二,若將時間值設為0秒0毫秒,就變成一個純粹的非阻塞函數,不管文件描述符是否有變化,都立刻返回繼續執行,文件無變化返回0,有變化返回一個正值;第三,timeout的值大於0,這就是等待的超時時間,即select在timeout時間內阻塞,超時時間之內有事件到來就返回了,否則在超時后不管怎樣一定返回,返回值同上述。
返回值:
負值:select錯誤 正值:某些文件可讀寫或出錯 0:等待超時,沒有可讀寫或錯誤的文件
在有了select后可以寫出像樣的網絡程序來!舉個簡單的例子,就是從網絡上接受數據寫入一個文件中。
例子:
main()
{
int sock;
FILE *fp;
struct fd_set fds;
struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒輪詢,要非阻塞就置0
char buffer[256]={0}; //256字節的接收緩沖區
/* 假定已經建立UDP連接,具體過程不寫,簡單,當然TCP也同理,主機ip和port都已經給定,要寫的文件已經打開
sock=socket(...);
bind(...);
fp=fopen(...); */
while(1)
{
FD_ZERO(&fds); //每次循環都要清空集合,否則不能檢測描述符變化
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錯誤,退出程序
case 0:break; //再次輪詢
default:
if(FD_ISSET(sock,&fds)) //測試sock是否可讀,即是否網絡上有數據
{
recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受網絡數據
if(FD_ISSET(fp,&fds)) //測試文件是否可寫
fwrite(fp,buffer...);//寫入文件
buffer清空;
}// end if break;
}// end switch
}//end while
}//end main
FD_ZERO(&readfd);
FD_SET(sockfd,&readfd);
while(1){
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if(select(MAX_CONNECTED_NO,&readfd,NULL,NULL,(struct timeval *)0)>0){
if(FD_ISSET(sockfd,&readfd)>0){
if((client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_sockaddr,&sin_size))==-1){
perror("accept");
exit(1);
}
if((recvbytes=recv(client_fd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1){
perror("recv");
exit(1);
}
if(read(client_fd,buf,MAXDATASIZE)<0){
perror("read");
exit(1);
}
printf("received a connection :%s",buf);
}/*if*/
close(client_fd);
}/*select*/
}/*while*/
///////////////////////////////////////////////////////////////
select(MAX_CONNECTED_NO,&readfd,NULL,NULL,(struct timeval *)0)作用是設置關注readfd所包含的(句柄)是否有數據可讀,這里就只有sockfd一個。
FD_ISSET是一個宏,不是函數,作用就是檢察一下現在是否有數據可讀。
select 函數是實現多路復用的一種方法,在這里的用意主要是不讓accept阻塞。
////////////////////////////////////////////////////////////////
函數說明
select()用來等待文件描述詞狀態的改變。參數n代表最大的文件描述詞加1,參數readfds、writefds 和exceptfds 稱為描述詞組,是用來回傳該描述詞的讀,寫或例外的狀況。底下的宏提供了處理這三種描述詞組的方式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set);用來清除描述詞組set中相關fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set);用來測試描述詞組set中相關fd 的位是否為真
FD_SET(int fd,fd_set*set);用來設置描述詞組set中相關fd的位
FD_ZERO(fd_set *set); 用來清除描述詞組set的全部位
參數
timeout為結構timeval,用來設置select()的等待時間,其結構定義如下
struct timeval
{
time_t tv_sec;
time_t tv_usec;
};
返回值
如果參數timeout設為NULL則表示select()沒有timeout。
使用select函數可以以非阻塞的方式和多個socket通信。程序只是演示select函數的使用,功能非常簡單,即使某個連接關閉以后也不會修改當前連接數,連接數達到最大值后會終止程序。
1. 程序使用了一個數組fd_A,通信開始后把需要通信的多個socket描述符都放入此數組。
2. 首先生成一個叫sock_fd的socket描述符,用於監聽端口。
3. 將sock_fd和數組fd_A中不為0的描述符放入select將檢查的集合fdsr。
4. 處理fdsr中可以接收數據的連接。如果是sock_fd,表明有新連接加入,將新加入連接的socket描述符放置到fd_A。
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <unistd.h> 4 #include <errno.h> 5 #include <string.h> 6 #include <sys/types.h> 7 #include <sys/socket.h> 8 #include <netinet/in.h> 9 #include <arpa/inet.h> 10 11 #define MYPORT 1234 // the port users will be connecting to 12 13 #define BACKLOG 5 // how many pending connections queue will hold 14 15 #define BUF_SIZE 200 16 17 int fd_A[BACKLOG]; // accepted connection fd 18 int conn_amount; // current connection amount 19 20 void showclient() 21 { 22 int i; 23 printf("client amount: %d\n", conn_amount); 24 for (i = 0; i < BACKLOG; i++) { 25 printf("[%d]:%d ", i, fd_A[i]); 26 } 27 printf("\n\n"); 28 } 29 30 int main(void) 31 { 32 int sock_fd, new_fd; // listen on sock_fd, new connection on new_fd 33 struct sockaddr_in server_addr; // server address information 34 struct sockaddr_in client_addr; // connector's address information 35 socklen_t sin_size; 36 int yes = 1; 37 char buf[BUF_SIZE]; 38 int ret; 39 int i; 40 41 if ((sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { 42 perror("socket"); 43 exit(1); 44 } 45 46 if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1) { 47 perror("setsockopt"); 48 exit(1); 49 } 50 51 server_addr.sin_family = AF_INET; // host byte order 52 server_addr.sin_port = htons(MYPORT); // short, network byte order 53 server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // automatically fill with my IP 54 memset(server_addr.sin_zero, '\0', sizeof(server_addr.sin_zero)); 55 56 if (bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) { 57 perror("bind"); 58 exit(1); 59 } 60 61 if (listen(sock_fd, BACKLOG) == -1) { 62 perror("listen"); 63 exit(1); 64 } 65 66 printf("listen port %d\n", MYPORT); 67 68 fd_set fdsr; 69 int maxsock; 70 struct timeval tv; 71 72 conn_amount = 0; 73 sin_size = sizeof(client_addr); 74 maxsock = sock_fd; 75 while (1) { 76 // initialize file descriptor set 77 FD_ZERO(&fdsr); 78 FD_SET(sock_fd, &fdsr); 79 80 // timeout setting 81 tv.tv_sec = 30; 82 tv.tv_usec = 0; 83 84 // add active connection to fd set 85 for (i = 0; i < BACKLOG; i++) { 86 if (fd_A[i] != 0) { 87 FD_SET(fd_A[i], &fdsr); 88 } 89 } 90 91 ret = select(maxsock + 1, &fdsr, NULL, NULL, &tv); 92 if (ret < 0) { 93 perror("select"); 94 break; 95 } else if (ret == 0) { 96 printf("timeout\n"); 97 continue; 98 } 99 100 // check every fd in the set 101 for (i = 0; i < conn_amount; i++) { 102 if (FD_ISSET(fd_A[i], &fdsr)) { 103 ret = recv(fd_A[i], buf, sizeof(buf), 0); 104 if (ret <= 0) { // client close 105 printf("client[%d] close\n", i); 106 close(fd_A[i]); 107 FD_CLR(fd_A[i], &fdsr); 108 fd_A[i] = 0; 109 } else { // receive data 110 if (ret < BUF_SIZE) 111 memset(&buf[ret], '\0', 1); 112 printf("client[%d] send:%s\n", i, buf); 113 } 114 } 115 } 116 117 // check whether a new connection comes 118 if (FD_ISSET(sock_fd, &fdsr)) { 119 new_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &sin_size); 120 if (new_fd <= 0) { 121 perror("accept"); 122 continue; 123 } 124 125 // add to fd queue 126 if (conn_amount < BACKLOG) { 127 fd_A[conn_amount++] = new_fd; 128 printf("new connection client[%d] %s:%d\n", conn_amount, 129 inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port)); 130 if (new_fd > maxsock) 131 maxsock = new_fd; 132 } 133 else { 134 printf("max connections arrive, exit\n"); 135 send(new_fd, "bye", 4, 0); 136 close(new_fd); 137 break; 138 } 139 } 140 showclient(); 141 } 142 143 // close other connections 144 for (i = 0; i < BACKLOG; i++) { 145 if (fd_A[i] != 0) { 146 close(fd_A[i]); 147 } 148 } 149 150 exit(0); 151 }