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select函数的功能和调用顺序
使用select函数时统一监视多个文件描述符的:
1、 是否存在套接字接收数据?
2、 无需阻塞传输数据的套接字有哪些?
3、 哪些套接字发生了异常?
select函数调用过程:
由上图知,调用select函数需要一些准备工作,调用后还需要查看结果。
设置文件描述符
select可以同时监视多个文件描述符(套接字)。
此时需要先将文件描述符集中到一起。集中时也要按照监视项(接收,传输,异常)进行区分,即按照上述3种监视项分成三类。
使用fd_set数组变量执行此项操作,该数组是存有0和1的位数组。
最左端的位表示文件描述符0(位置)。如果该位值为1,则表示该文件描述符是监视对象。
图上显然监视对象为fd1和fd3。
“是否应当通过文件描述符的数字直接将值注册到fd_set变量?”
当然不是!操作fd_set的值由如下宏来完成:
FD_ZERO(fd_set* fdset)
: 将fd_set变量的所有位初始化为0。
FD_SET(int fd, fd_set* fdset):
在参数fdset指向的变量中注册文件描述符fd的信息。
FD_CLR(int fd, fd_set* fdset):
参数fdset指向的变量中清除文件描述符fd的信息。
FD_ISSET(int fd, fd_set* fdset):
若参数fdset指向的变量中包含文件描述符fd的信息,则返回真。
画图解释:
设置监视范围及超时
select函数:
#include <sys/select.h>#include <sys/time.h>int select(int maxfd, fd_set* readset, fd_set* writeset, fd_set* exceptset, const struct timeval* timeout);
其中参数和返回值:
maxfd:监视对象文件描述符数量。
readset: 将所有关注“是否存在待读取数据”的文件描述符注册到fd_set变量,并传递其地址值。
writeset: 将所有关注“是否可传输无阻塞数据”的文件描述符注册到fd_set变量,并传递其地址值。
exceptset: 将所有关注“是否发生异常”的文件描述符注册到fd_set变量,并传递其地址值。
timeout: 调用select后,为防止陷入无限阻塞状态,传递超时信息。
返回值:错误返回-1,超时返回0。因关注的事件返回时,返回大于0的值,该值是发生事件的文件描述符数。
select函数用来验证3种监视项的变化情况。根据监视项声明3个fd_set变量,分别向其注册文件描述符信息,并把变量的地址传递到函数的第二到第四个参数。但是,在调用select函数前需要决定2件事:
“文件描述符的监视范围是?”
“如何设定select函数的超时时间?”
第一,文件描述符的监视范围与第一个参数有关,实际上,select函数要求通过第一个参数传递监视对象文件描述符的数量。因此,需要得到注册在fd_set变量中的文件描述符数。但每次新建文件描述符时,其值都会增1,故只需将最大的文件描述符值加1再传递到select函数即可。(加1是因为文件描述符的值从0开始)
第二,超时时间与 最后一个参数有关,其中timeval结构体如下:
struct timeval{ long tv_sec; long tv_usec;};
本来select函数只有在监视文件描述符发生变化时才返回,未发生变化会进入阻塞状态。指定超时时间就是为了防止这种情况发生。
将上述结构体填入时间值,然后将结构体地址值传给select函数的最后一个参数,此时,即使文件描述符中未发生变化,只要过了指定时间,也可以从函数返回。不过这种情况下,select函数返回0。
不想设置超时最后一个参数只需要传递NULL。
调用select函数后查看结果
如果select返回值大于0,说明文件描述符发生了变化。
关于文件描述符变化: 文件描述符变化是指监视的文件描述符中发生了相应的监视事件。 例如通过select的第二个参数传递的集合中存在需要读取数据的描述符时,就意味着文件描述符发生变化。
怎样获知哪些文件描述符发生了变化?向select函数的第二到第四个参数传递的fd_set变量中将产生变化,如下图:
select函数调用完成后,向其传递的fd_set变量中将发生变化。原来为1的所有位均变为0,但发生变化的文件描述符对应位除外。因此,可以认为值为1的位置上的文件描述符发生了变化。
select函数调用实例
#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/time.h>#include <sys/select.h>#define BUF_SIZE 30int main(int argc, char* argv[]){ fd_set reads, temps; int result, str_len; char buf[BUF_SIZE]; struct timeval timeout; FD_ZERO(&reads); FD_SET(0, &reads); while(1) { temps = reads; timeout.tv_sec = 5; timeout.tv_usec = 0; result = select(1, &temps, 0, 0, &timeout); if(result == -1) { perror("select() error"); break; } else if(result == 0) { puts("timeout"); } else { if(FD_ISSET(0, &temps)) { str_len = read(0, buf, BUF_SIZE); buf[str_len] = 0; printf("message from console: %s", buf); } } } return 0;}程序运行结果:
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select函数实现I/O复用服务端
服务端代码:
#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/time.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/select.h>#define BUF_SIZE 100void error_handing(char* buf);int main(int argc, char* argv[]){ int serv_sock, clnt_sock; struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr; struct timeval timeout; fd_set reads, cpy_reads; socklen_t adr_sz; int fd_max, str_len, fd_num, i; char buf[BUF_SIZE]; if(argc != 2) { printf("Usage: %s <port> \n", argv[0]); exit(1); } serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1) error_handing("bind() error"); if(listen(serv_sock, 5) == -1) error_handing("listen() error"); FD_ZERO(&reads); FD_SET(serv_sock, &reads); fd_max = serv_sock; while(1) { cpy_reads = reads; timeout.tv_sec = 5; timeout.tv_usec = 5000; if((fd_num = select(fd_max+1, &cpy_reads, 0, 0, &timeout)) == -1) { perror("select error");break; } if(fd_num == 0) continue; for(i = 0; i < fd_max + 1; i++) { if(FD_ISSET(i, &cpy_reads)) { if(i == serv_sock) { adr_sz = sizeof(clnt_adr); clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz); FD_SET(clnt_sock, &reads); if(fd_max < clnt_sock) fd_max = clnt_sock; printf("connected client: %d \n", clnt_sock); } else { str_len = read(i, buf, BUF_SIZE); if(str_len == 0) { FD_CLR(i, &reads); close(i); printf("closed client: %d \n", i); } else { write(i, buf, str_len); } } } } } close(serv_sock); return 0;}void error_handing(char* buf){ fputs(buf, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1);}
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客户端代码:
#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/socket.h>#include <string.h>#define BUF_SIZE 1024void error_handling(char* message);int main(int argc, char* argv[]){ int sock; char message[BUF_SIZE]; int str_len; struct sockaddr_in serv_adr; if(argc != 3) { printf("Usage: %s <IP> <port> \n", argv[0]); exit(1); } sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(sock==-1) error_handling("socket error"); memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1) error_handling("connect() error!"); else puts("connected...."); while(1) { fputs("Input message:(输入Q退出):", stdout); fgets(message, BUF_SIZE, stdin); if(!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n")) break; write(sock, message, strlen(message)); str_len = read(sock, message, BUF_SIZE-1); message[str_len] = 0; printf("Message from server: %s", message); } close(sock); return 0;}void error_handling(char* message){ fputs(message, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1);}
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编译执行测试:
编译程序:gcc server.c –o servergcc client.c –o client启动服务端:yu@ubuntu:~/qtProjects/echo_selectserv$ ./server 8899启动客户端1:yu@ubuntu:~/qtProjects/echo_selectserv$ ./client 127.0.0.1 8899connected....Input message:(输入Q退出):你好哇2017年2月12日20:25:43Message from server: 你好哇2017年2月12日20:25:43Input message:(输入Q退出):你好哇2017-02-12 20:25:52Message from server: 你好哇2017-02-12 20:25:52Input message:(输入Q退出):q启动客户端2:yu@ubuntu:~/qtProjects/echo_selectserv$ ./client 127.0.0.1 8899connected....Input message:(输入Q退出):你好2017年2月12日20:25:11Message from server: 你好2017年2月12日20:25:11Input message:(输入Q退出):你好2017年2月12日20:25:24Message from server: 你好2017年2月12日20:25:24Input message:(输入Q退出):q服务端情况:yu@ubuntu:~/qtProjects/echo_selectserv$ ./server 8899connected client: 4 connected client: 5 closed client: 5 closed client: 4
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学习自《TCP/IP网络编程》