Linux下select函数的使用

浏览数：21 / 时间：2015年06月20日

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一.Select 函数详细介绍

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：
FD_ZERO(fd_set *); 清空集合
FD_SET(int, fd_set *); 将一个给定的文件描述符加入集合之中
FD_CLR(int, fd_set*); 将一个给定的文件描述符从集合中删除
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。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。

第三.select 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。

 1 main()
 2 {
 3     int sock;
 4     FILE *fp;
 5     struct fd_set fds;
 6     struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒，3秒轮询，要非阻塞就置0
 7     char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区
 8     /* 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
 9     sock=socket(...);
10     bind(...);
11     fp=fopen(...); */
12     while(1)
13    {
14         FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化
15         FD_SET(sock,&fds); //添加描述符
16         FD_SET(fp,&fds); //同上
17         maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1;    //描述符最大值加1
18         switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout))   //select使用
19         {
20             case -1: exit(-1);break; //select错误，退出程序
21             case 0:break; //再次轮询
22             default:
23                   if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读，即是否网络上有数据
24                   {
25                         recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据
26                         if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写
27                             fwrite(fp,buffer...);//写入文件
28                          buffer清空;
29                    }// end if break;
30           }// end switch
31      }//end while
32 }//end main

二.另一个例子：
#include<sys/time.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
定义函数 int select(int n,fd_set * readfds,fd_set * writefds,fd_set * exceptfds,struct timeval * timeout);
函数说明 select()用来等待文件描述词状态的改变。参数n代表最大的文件描述词加1，参数readfds、writefds 和exceptfds 称为描述词组，是用来回传该描述词的读，写或例外的状况。底下的宏提供了处理这三种描述词组的方式:

 1 FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用来清除描述词组set中相关fd 的位
 2 FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真
 3 FD_SET（int fd,fd_set*set）；用来设置描述词组set中相关fd的位
 4 FD_ZERO（fd_set *set）； 用来清除描述词组set的全部位
 5 参数 timeout为结构timeval，用来设置select()的等待时间，其结构定义如下
 6 struct timeval
 7 {
 8 time_t tv_sec;
 9 time_t tv_usec;
10 };

返回值如果参数timeout设为NULL则表示select（）没有timeout。
错误代码执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数，如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。
EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭
EINTR 此调用被信号所中断
EINVAL 参数n 为负值。
ENOMEM 核心内存不足
范例常见的程序片段:fs_set readset；
FD_ZERO(&readset);
FD_SET(fd,&readset);
select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL);
if(FD_ISSET(fd,readset){……}

下面是linux环境下select的一个简单用法

 1 #i nclude <sys/time.h>
 2 #i nclude <stdio.h>
 3 #i nclude <sys/types.h>
 4 #i nclude <sys/stat.h>
 5 #i nclude <fcntl.h>
 6 #i nclude <assert.h>
 7 int main ()
 8 {
 9 int keyboard;
10 int ret,i;
11 char c;
12 fd_set readfd;
13 struct timeval timeout;
14 keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
15 assert(keyboard>0);
16 while(1)
17     {
18 timeout.tv_sec=1;
19 timeout.tv_usec=0;
20 FD_ZERO(&readfd);
21 FD_SET(keyboard,&readfd);
22 ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);
23 if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))
24     {
25       i=read(keyboard,&c,1);
26           if(‘/n‘==c)
27           continue;
28       printf("hehethe input is %c/n",c);
29     
30        if (‘q‘==c)
31       break;
32       }
33 }
34 }

用来循环读取键盘输入

将例子程序作一修改，加上了time out,并且考虑了select得所有的情况：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/types.h>
 3 #include <sys/stat.h>
 4 #include <fcntl.h>
 5 #include <assert.h>
 6 int main ()
 7 {
 8 int keyboard;
 9 int ret,i;
10 char c;
11 fd_set readfd;
12 struct timeval timeout;
13 keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
14 assert(keyboard>0);
15 while(1)
16 {
17       timeout.tv_sec=5;
18       timeout.tv_usec=0;
19       FD_ZERO(&readfd);
20       FD_SET(keyboard,&readfd);
21       ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);
22       //select error when ret = -1
23       if (ret == -1)
24           perror("select error");
25       //data coming when ret>0
26       else if (ret)
27       {
28           if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))
29           {
30               i=read(keyboard,&c,1);
31               if(‘/n‘==c)
32                   continue;
33               printf("hehethe input is %c/n",c);
34               if (‘q‘==c)
35               break;
36           }
37       }
38       //time out when ret = 0
39       else if (ret == 0)
40           printf("time out/n");
41 }
42 }