Linux下select函数的使用

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)：

#include<sys/time.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

先说明两个结构体：
(1). 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
FD_ISSET(int ,fd_set* )检查集合中指定的文件描述符是否可以读写(后面举例说明)。
(2). 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：
1）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；
2）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；
3）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。

(4). select 返回值：
负值： select错误，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
正值：执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数。
0：等待超时，没有可读写或错误的文件
二． 例子 

(1). 有了select后就可以写出像样的网络程序来。举一个简单的例子，就是从网络上接受数据写入一个文件中：

 

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int main(void)
{
    int sock;
    FILE *fp;
    struct fd_set fds;
    struct timeval timeout = {3, 0}; //select等待3秒，3秒轮询，要非阻塞就置0
    char buffer[256] = {0}; //256字节的接收缓冲区

    /* 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
    sock=socket(...);
    bind(...);
    fp=fopen(...); */
    while (1)
    {
        FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化
        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错误，退出程序

            case 0:
                break; //再次轮询

            default:
                if (FD_ISSET(sock, &fds)) //测试sock是否可读，即是否网络上有数据
                {
                    recvfrom(sock, buffer, 256, .....); //接受网络数据

                    if (FD_ISSET(fp, &fds)) //测试文件是否可写
                        fwrite(fp, buffer...); //写入文件

                    buffer清空;
                }// end if break;
        }// end switch
    }//end while

    exit(0);
}//end main

(2). 下面是linux环境下select的一个简单用法，用来循环读取键盘输入：

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#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
int main(void)
{
    int keyboard;
    int ret, i;
    char c;
    fd_set readfd;
    struct timeval timeout;
    keyboard = open("/dev/tty", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    assert(keyboard > 0);

    while (1)
    {
        timeout.tv_sec = 1;
        timeout.tv_usec = 0;
        FD_ZERO(&readfd);
        FD_SET(keyboard, &readfd);
        ret = select(keyboard + 1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

        if (FD_ISSET(keyboard, &readfd))
        {
            i = read(keyboard, &c, 1);

            if ('/n' == c)
                continue;

            printf("hehethe input is %c/n", c);

            if ('q' == c)
                break;
        }
    }

    exit(0);
}

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：

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#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
int main()
{
    int keyboard;
    int ret, i;
    char c;
    fd_set readfd;
    struct timeval timeout;
    keyboard = open("/dev/tty", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    assert(keyboard > 0);

    while (1)
    {
        timeout.tv_sec = 5;
        timeout.tv_usec = 0;
        FD_ZERO(&readfd);
        FD_SET(keyboard, &readfd);
        ret = select(keyboard + 1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

        //select error when ret = -1
        if (ret == -1)
            perror("select error");
        //data coming when ret>0
        else if (ret)
        {
            if (FD_ISSET(keyboard, &readfd))
            {
                i = read(keyboard, &c, 1);

                if ('\n' == c)
                    continue;

                printf("hehethe input is %c/n", c);

                if ('q' == c)
                    break;
            }
        }
        //time out when ret = 0
        else if (ret == 0)
            printf("time out/n");
    }
    
    exit(0);
}

本文转载自http://www.cnblogs.com/hjslovewcl/archive/2011/03/16/2314330.html