Linux网络编程（4）：select函数

参考资料： http://blog.csdn.net/zhw888888/article/details/4034515

                     http://blog.csdn.net/leo115/article/details/8097143

         在学习select函数之前，我觉得有必要先了解一下什么是：阻塞、非阻塞，同步、异步等概念。可以参考前面的文章《同步、异步、互斥、信号量、阻塞、非阻塞》；另外，“I/O复用”的概念也是比较重要的，我会在后面的文章中稍微讲一下。
         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。

函数原型：

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1. int select(int maxfdp,   
2.            fd_set *readfds,  
3.            fd_set *writefds,   
4.            fd_set *errorfds,   
5.            struct timeval *timeout);  

【结构体一】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(file descriptor)，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* )。
【结构体二】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。
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）fd_set *errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。

（5）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。

重要宏：

      fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作，程序员通过操作4类宏，来完成最fd_set的操作：
(1)FD_ZERO(fd_set *)          清空一个文件描述符集合；
(2)FD_SET(int ,fd_set *)       将一个文件描述符添加到一个指定的文件描述符集合中；
(3)FD_CLR(int ,fd_set*)       将一个给定的文件描述符从集合中删除；
(4)FD_ISSET(int ,fd_set* )   检查集合中指定的文件描述符是否可以读写。
       深入的理解select模型的关键点在于理解fd_set，为了说明方便，我们取fd_set长度为1个字节，fd_set中的每一个bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
（1）执行fd_set set；FD_ZERO(&set)；则set用位表示为 0000,0000 。
（2）若fd = 5 ，则执行 FD_SET(fd,&set)后，set变为 0001，0000 （第5位置为1）
（3）若再加入fd=2 ，fd=1，则set变为 0001.0011
（4）执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
（5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000，0011。没有可读事件发生时 fd = 5 被清空。

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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.             }  
30.          }  
31.      }  
32. }