异步套接字编程之select模型

异步套接字编程之select模型：

█ 选择（select）模型是Winsock中最常见的 I/O模型。核心便是利用 select 函数，实现对 I/O的管理！
利用 select 函数来判断某Socket上是否有数据可读，或者能否向一个套接字写入数据，防止程序在Socket处于阻塞模式中时，
在一次 I/O 调用（如send或recv、accept等）过程中，被迫进入“锁定”状态；同时防止在套接字处于非阻塞模
式中时，产生WSAEWOULDBLOCK错误。


█ select 的函数原型如下：
int select(
  __in          int nfds,
  __in_out      fd_set* readfds,
  __in_out      fd_set* writefds,
  __in_out      fd_set* exceptfds,
  __in          const struct timeval* timeout
);


其中，第一个参数nfds会被忽略。之所以仍然要提供这个参数，只是为了保持与Berkeley套接字兼容。
后面大家看到有三个 fd_set类型的参数：
一个用于检查可读性（readfds），
一个用于检查可写性（writefds），
一个用于例外数据（exceptfds）。


fd_set 结构的定义如下：
typedef struct fd_set { 
 u_int fd_count;
 SOCKET fd_array[FD_SETSIZE];
} fd_set;


#define FD_SETSIZE      64
所以 fd_set 结构中最多只能监视64个套接字。


fdset 代表着一系列特定套接字的集合。其中， readfds 集合包括符合下述任何一个条件的套接字：
● 有数据可以读入。
● 连接已经关闭、重设或中止。
● 假如已调用了listen，而且一个连接正在建立，那么accept函数调用会成功。


writefds 集合包括符合下述任何一个条件的套接字：
● 有数据可以发出。
● 如果已完成了对一个非锁定连接调用的处理，连接就会成功。


exceptfds 集合包括符合下述任何一个条件的套接字：
● 假如已完成了对一个非锁定连接调用的处理，连接尝试就会失败。
● 有带外（Out-of-band，OOB）数据可供读取。


举个例子，假设我们想测试一个套接字是否“可读”，必须将自己的套接字增添到readfds集合中，
然后调用 select 函数并等待其完成。select 完成之后，再次判断自己的套接字是否仍为 readfds 集合的一部分。
若答案是肯定的，则表明该套接字“可读”，可立即着手从它上面读取数据。


在三个参数中（readfds、writefds 和 exceptfds），任何两个都可以是空值（ NULL）；
但是，至少有一个不能为空值！在任何不为空的集合中，必须包含至少一个套接字句柄；
否则， select 函数便没有任何东西可以等待。最后一个参数 timeout 对应的是一个指针，它指向一个timeval 结构，
用于决定select 最多等待 I/O操作完成多久的时间。如 timeout 是一个空指针，那么 select 调用会无限
期地“锁定”或停顿下去，直到至少有一个描述符符合指定的条件后结束。


对 timeval 结构的定义如下：
tv_sec 字段以秒为单位指定等待时间；
tv_usec 字段则以毫秒为单位指定等待时间。
1秒 = 1000毫秒


若将超时值设置为（0 , 0），表明 select 会立即返回，出于对性能方面的考虑，应避免这样的设置。


█ select 函数返回值：
select 成功完成后，会在 fdset 结构中，返回刚好有未完成的 I/O操作的所有套接字句柄的总量。
若超过 timeval 设定的时间，便会返回0。若 select 调用失败，都会返回 SOCKET_ERROR，
应该调用 WSAGetLastError 获取错误码！


用 select 对套接字进行监视之前，必须将套接字句柄分配给一个fdset的结构集合，
之后再来调用 select，便可知道一个套接字上是否正在发生上述的 I/O 活动。
Winsock 提供了下列宏操作，可用来针对 I/O活动，对 fdset 进行处理与检查：
● FD_CLR(s, *set)：从set中删除套接字s。
● FD_ISSET(s, *set)：检查s是否set集合的一名成员；如答案是肯定的是，则返回TRUE。
● FD_SET(s, *set)：将套接字s加入集合set。
● FD_ZERO( * set)：将set初始化成空集合。


例如，假定我们想知道是否可从一个套接字中安全地读取数据，同时不会陷于无休止的
“锁定”状态，便可使用 FDSET 宏，将自己的套接字分配给 fdread 集合，再来调用 select。要
想检测自己的套接字是否仍属 fdread 集合的一部分，可使用 FD_ISSET 宏。采用下述步骤，便
可完成用 select 操作一个或多个套接字句柄的全过程：
1) 使用FDZERO宏，初始化一个fdset对象；
2) 使用FDSET宏，将套接字句柄加入到fdset集合中；
3) 调用 select 函数，等待其返回……select 完成后，会返回在所有 fdset 集合中设置的套接字句柄总数，
并对每个集合进行相应的更新。
4) 根据 select的返回值和 FDISSET宏，对 fdset 集合进行检查。
5) 知道了每个集合中“待决”的 I/O操作之后，对 I/O进行处理，
然后返回步骤1 )，继续进行 select 处理。


select 函数返回后，会修改 fdset 结构，删除那些不存在待决 I/O 操作的套接字句柄。
这正是我们在上述的步骤 ( 4 ) 中，为何要使用 FDISSET 宏来判断一个特定的套接字是否仍在集合中的原因。 

客户端代码：void CClientDlg::OnBnClickedLink(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码AfxBeginThread(ThreadPro,this); //开启一个线程}BOOL CClientDlg::InitSock() //初始化套接字库，建msdn{WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );if ( err != 0 ) {return FALSE;}if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {                        WSACleanup( );return FALSE; }return TRUE;}BOOL CClientDlg::SelectFun(SOCKET sock,BOOL ret) //ret为true表示要读取数据，ret为false表示要发送数据{//1.用FD_ZEOR初始化fd_set，timeval//2.用FD_SET将SOCKET加入集合//3.调用select函数//4.调用FD_ISSET判断        fd_set fd;   FD_ZERO(&fd);timeval tval;tval.tv_sec=0;tval.tv_usec=1000;FD_SET(sock,&fd);int num;if (ret) //ret只是用来区分读写{   num=select(0,&fd,NULL,NULL,&tval);}else{num=select(0,NULL,&fd,NULL,&tval);}if(num<=0) return FALSE;else if( num>0 && FD_ISSET(sock,&fd))return TRUE;return FALSE;}UINT CClientDlg::ThreadPro( LPVOID pParam ){ASSERT(pParam);CClientDlg* pDlg=(CClientDlg*)pParam; //将线程函数定义为类的静态成员函数，只能通过对象去操作类里的数据if (!pDlg->InitSock()){AfxMessageBox(_T("初始化套接字库失败"));return 0;}SOCKADDR_IN serAddr;serAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1"); //VS2008里用的是小写的s_addr  inet_addr将字符串转换为网络字节顺序，inet_addr将网络地址转换为字符串serAddr.sin_family=AF_INET;        serAddr.sin_port=htons(5000);pDlg->m_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); //这里不能直接使用m_sock非静态成员，最后一个参数是可选的if (pDlg->m_sock==INVALID_SOCKET){AfxMessageBox(_T("创建套接字失败"));return 0;}if (connect(pDlg->m_sock,(SOCKADDR*)&serAddr,sizeof(SOCKADDR_IN))==SOCKET_ERROR){AfxMessageBox(_T("连接服务器失败"));return 0;}    while (1){if(pDlg->SelectFun(pDlg->m_sock,TRUE)) // 判断，如果select判断为真则读取数据{int res;TCHAR bufData[1024]={0};res=recv(pDlg->m_sock,(char*)bufData,1024,0);//recv的返回值，>0接收正确(也就是数据的大小)，=0连接断开 <0接收出错    if(res>0)   {pDlg->ShowMsg(bufData);         }else{                                pDlg->ShowMsg(_T("服务器已经断开！"));break;}}else  Sleep(1000);}    WSACleanup();}void CClientDlg::OnBnClickedSend(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码CString strText;//ASSERT(m_cliSock != INVALID_SOCKET);if (m_sock==INVALID_SOCKET){MessageBox(_T("套接字无效"));return;} GetDlgItemText(IDC_SENDDATA, strText);if (!strText.IsEmpty() && SelectFun(m_sock,FALSE)) //如果SelectFun返回真则表示可以写入数据       {send(m_sock, (char *)strText.GetBuffer(), strText.GetLength()*sizeof(TCHAR), 0);SetDlgItemText(IDC_SENDDATA, _T(""));}else{MessageBox(_T("发送数据出错"));return;}//这里理解有个误区，上面链接后就进入while死循环了那不是不能发送数据了？//其实不是，链接是用一个新的线程启动了，所以有两个线程在执行，while始终有一个线程维护着//只是while里也可以做别的事，不用一直阻塞}服务器与客户端基本类似：UINT CServerDlg::ThreadPro(LPVOID aparam){ASSERT(aparam);CServerDlg* pDlg=(CServerDlg*)aparam;if (!pDlg->InitSock()){AfxMessageBox(_T("初始化套接字库失败"));return 0;}SOCKADDR_IN serAdd;serAdd.sin_family=AF_INET;serAdd.sin_port=htons(5000);serAdd.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; //INADDR_ANY表示可以接受任何连接pDlg->m_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);    if (bind(pDlg->m_sock,(SOCKADDR*)&serAdd,sizeof(SOCKADDR_IN))==SOCKET_ERROR){AfxMessageBox(_T("绑定套接字失败"));return 0;}if (listen(pDlg->m_sock,SOMAXCONN)==SOCKET_ERROR){AfxMessageBox(_T("监听套接字失败"));return 0;}SOCKADDR_IN cliAdd;int len=sizeof(SOCKADDR_IN);if ((pDlg->m_cliSock=accept(pDlg->m_sock,(SOCKADDR*)&cliAdd,&len))==INVALID_SOCKET) //记住，服务器有两个SOCKET，一个listen，一个与客户端通信//注意优先级别，找了好久的错误 ==号的优先级别要大于={AfxMessageBox(_T("接受连接失败"));return 0;}while (1){if (pDlg->SelectFun(pDlg->m_cliSock,TRUE)){char bufData[1024]={0};int ret;ret=recv(pDlg->m_cliSock,(char*)bufData,1024,0);if (ret==0){AfxMessageBox(_T("客户端已经断开"));break;}else{//这里为什么不能用以下的方法，一直困扰了很久//很简单，对话框属于一个类，不能随便新建一个类的对象就取操作对话框的界面！//pDlg->m_strRec=bufData;//pDlg->UpdateData(FALSE);pDlg->ShowMsg(bufData);}}elseSleep(1000);}}