《unix高级环境编程》高级 I/O—— I/O 多路转接

来源：互联网发布：谜一样的双眼知乎编辑：程序博客网时间：2024/06/08 03:17

当我们想要多次对描述符进行 read 时，多路转接技术能够满足该要求。I/O 多路转接技术首先构造一张有关描述符的列表，然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个已准备好进行 I/O 时，该函数才返回，返回时，告诉进程哪些描述符已经准备好可以进程 I/O 操作。

select 和 pselect 函数

[cpp] view plaincopy
/* IO多路转接*/  
  
/* 
 * 函数功能： 
 * 返回值：准备就绪的描述符数，若超时则返回0，出错则返回-1； 
 * 函数原型： 
 */  
#include <sys/select.h>  
int select(int maxfdpl, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *tvptr);  
/* 
 * 说明： 
 * 参数maxfdpl是“最大描述符加1”； 
 * 参数readfds、writefds、exceptfds是指向描述符集的指针，即描述符可读、可写或处于异常条件的； 
 * 时间参数有三种取值： 
 * tvptr == NULL; 
 *      永远等待；若捕获到信号则中断此无限期等待；当所指定的描述符中的一个已准备好或捕获到信号则返回； 
 *      若捕获到信号，则select返回-1，errno设置为EINTR； 
 * 
 * tvptr->tv_sec == 0 && tvptr->tv_usec == 0; 
 *      完全不等待；测试所有描述符并立即返回，这是得到多个描述符的状态而不阻塞select函数的轮回方法； 
 * 
 * tvptr->sec != 0 || tvptr->usec != 0; 
 *      等待指定的秒数和微妙数；当指定的描述符已准备好，或超过指定的时间立即返回； 
 *      若超过指定的时间还没有描述符准备好，则返回0； 
 * 
 * tvptr的结构如下： 
 */  
struct timeval  
{  
    long tv_sec;    /* seconds */  
    long tv_usec;   /* and microseconds */  
};  

在上面的函数当中，存在着 fd_set 的数据结构，我们可以通过以下函数对该数据结构进行处理：

[cpp] view plaincopy
#include <sys/select.h>  
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset); //测试描述符fd是否在描述符集中设置；若fd在描述符集中则返回非0值，否则返回0  
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset); //清除在fdset中指定的位fd；  
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset); //设置fd在fdset中指定的位；  
void FD_ZERO(fd_set *fdset); //清除整个fdset；即所有描述符位都为0；  

声明了一个描述符集后，必须使用 FD_ZERO 清空其所有位达到初始化，然后才可以设置各个位；从 select 返回时，使用 FD_ISSET 测试该集中的一个给定位是否仍旧设置；

select 函数有三个可能的返回值：

返回值-1表示出错。这种情况下，将不修改其中任何描述符集。
返回值0表示没有描述符准备好。若指定的描述符都没有准备好，而且指定的时间已经超过，则发生这种情况。此时描述符集都被清0.
正返回值表示已经准备好的描述符数，该值是三个描述符集中已准备好的描述符之和。三个描述符集中仍旧打开的位对应与已准备好的描述符。

对于准备好的意思要做一些更具体的说明：

若对读集 readfds 中的一个描述符的 read 操作将不会阻塞，则此描述符是准备好的。
若对写集 writefds 中的一个描述符的 write 操作将不会阻塞，则此描述符是准备好的。
若异常状态集 exceptfds 中的一个描述符有一个未决异常状态，则此描述符时准备好的。
对于读、写和异常状态，普通文件描述符总是返回准备好的。

[cpp] view plaincopy
/* 
 * 函数功能：获取准备好的描述符数； 
 * 返回值：准备就绪的描述符数，若超时则返回0，出错则返回-1； 
 * 函数原型： 
 */  
#include <sys/select.h>  
int pselect(int maxfdpl, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, const struct timespec *tsptr,  
        const sigset_t *sigmask);  

pselect与select有以下几个不同：

select 的超时用 timeval 结构指定，pselect 使用 timespec 结构。
pselect 的超时值被申明为 const，这保证了调用 pselect 不会改变此值。
对于 pselect 可使用一个可选择的信号屏蔽字。若 sigmask 为空，那么在于信号有关的方面，pselect 的运行状况和 select 相同。否则，sigmask指向一个信号屏蔽字，在调用pselect时，以原子操作的方式安装该信号屏蔽字，在返回时回复以前的信号屏蔽字。

poll 函数

该函数与 select 函数类似，只是程序员接口不同。该函数不是为每个状态构造描述符集，而是构造一个 pollfd 结构数组，每个数组元素指定一个描述符编号以及对其所关心的状态。

[cpp] view plaincopy
/* 
 * 函数功能：和select函数类似； 
 * 函数原型： 
 */  
#include <poll.h>  
int poll(struct pollfd fdarray[], nfds_t nfds, int timeout);  
/* 
 * 说明： 
 * timeout == -1;   永远等待。 
 * timeout == 0;    不等待，测试所有的描述符并立即返回。 
 * timeout > 0;     等待timeout毫秒，当指定的描述符之一已经准备好，或指定的时间值已经超过时立即返回。 
 */  

pollfd 结构数组如下：

[cpp] view plaincopy
struct pollfd{  
int fd; /* file descriptor to check,or <0 to ignore */  
short events; /* events of interest on fd */  
short revents;  /* events that occurred on fd */  
};   

测试程序：

[cpp] view plaincopy
#include "apue.h"  
#include <sys/select.h>  
#include <sys/types.h>  
  
int main(void)  
{  
    char rbuf[1024];  
    fd_set rd_fds;  
    int ret,len;  
    struct timeval tv;  
  
    for(; ;)  
    {  
        FD_ZERO(&rd_fds);  
        FD_SET(STDIN_FILENO,&rd_fds);  
        tv.tv_sec = 5;  
        tv.tv_usec = 0;  
        ret = select(1,&rd_fds,NULL,NULL,&tv);  
        if(ret < 0)  
        {  
            err_sys("select error");  
            break;  
        }  
        else if(ret  == 0)  
            printf("timeout,waiting next loop\n");  
        else  
        {  
            printf("ret = %d\n",ret);  
            if(FD_ISSET(STDIN_FILENO,&rd_fds))  
            {  
                len =read(STDIN_FILENO,rbuf,1023);  
                rbuf[len] = '\0';  
                printf("Read buf are: %s\n",rbuf);  
            }  
        }  
    }  
    exit(0);  
}  

该函数是实现每个5秒钟，从标准输入读取数据；若超过5秒才写数据，则会返回0；输出结果：

[cpp] view plaincopy
ff  
ret = 1  
Read buf are: ff  
  
ffh  
ret = 1  
Read buf are: ffh  
  
timeout,waiting next loop  
timeout,waiting next loop  
^C  

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