在socket编程中,仅仅使用connect,accept、这些带有阻塞(block)的程序时,如果没有某个时间来满足条件,就会一直处于阻塞状态。可想而知在一些应用中是不能满足要求的,因此就有了select,poll,epoll这些非阻塞的程序来满足需求。这些程序在进程或者线程中执行时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定会有返回值,不同的值反映不同的函数执行情况。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告知事件未发生。而进程或线程继续执行,从而提高效率,它们能够监视我们需要的文件描述符的变化情况——读、写就绪或是异常。
select();
函数原型:
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
先说明两个结构体:
第一,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(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* )。
第二,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。
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:
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。
返回值:返回状态发生变化的描述符总数。
负值:select错误
正值:某些文件可读写或出错
0:等待超时,没有可读写或错误的文件
使用示例:
客户端
#include <stdio.h>
#include "debug.h"
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char **argv)
{
if(3 != argc)
{
printf("Usage: %s <IP> <PORT>\n", argv[0]);
return -1;
}
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //
if(-1 == sockfd)
errsys("socket");
struct sockaddr_in serveraddr = {0};
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);//IPv4
int len = sizeof serveraddr;
if(-1 == connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, len))
errsys("connect");
char buf[100] = {0};
while(1)
{
printf("mydatabase> ");fflush(stdout);
gets(buf);
int ret = write(sockfd, buf, sizeof buf);
ret = read(sockfd, buf, sizeof buf);
printf("%s\n", buf);
}
close(sockfd);
}
服务器
#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
#include "debug.h"
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main()
{
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建server socket
if(-1 == listenfd)
errsys("socket");
struct sockaddr_in myaddr = {0};
struct sockaddr_in clientaddr = {0};
myaddr.sin_family = AF_INET; //IPV4
myaddr.sin_port = htons(8888); //port 8888
myaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); //INADDR_ANY(监听通过任一一张网卡建立的连接)
int len = sizeof myaddr;
if(-1 == bind(listenfd, (struct sockaddr*)&myaddr, len)) //绑定server套接字
errsys("bind");
if(-1 == listen(listenfd, 10)) //启动监听、监听等待数量为10(并不会阻塞)
errsys("listen");
fd_set readfds;
fd_set writefds;
FD_ZERO(&readfds);
FD_ZERO(&writefds);
FD_SET(listenfd, &readfds); //将server socket加入到描述符集合中
fd_set temprfds = readfds;
fd_set tempwfds = writefds;
int maxfd = listenfd; //最大文件描述符为listenfd
#define BUFSIZE 100
#define MAXNFD 1024
int nready;
char buf[MAXNFD][BUFSIZE] = {0};
while(1)
{
temprfds = readfds;
tempwfds = writefds;
if(-1 == (nready = select(maxfd+1, &temprfds, &tempwfds, NULL, NULL))) //阻塞,测试文件描述符集合是否变动
//变动文件描述符放在 temprfds和 tempwfds中
errsys("select");
if(FD_ISSET(listenfd, &temprfds)) //客户端连接请求
{
int sockfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len); //获得client socket
//传参回写:len作为参数传入,判断实际长度是否与len相同,还会将实际大小通过len返回
if(-1 == sockfd)
errsys("accept");
debug("incoming: %s\n", inet_ntoa( clientaddr.sin_addr) );
FD_SET(sockfd, &readfds); //将client socket加入集合
maxfd = maxfd>sockfd?maxfd:sockfd; //更新最大文件描述符
if(--nready==0)
continue;
}
int fd = 0;
for(;fd<=maxfd; fd++)
{
if(fd == listenfd) //客户端连接请求前面已处理
continue;
if(FD_ISSET(fd, &temprfds)) //相关描述符就绪
{
int ret = read(fd, buf[fd], sizeof buf[0]); //从client读取(接收)数据
if(0 == ret) //客户端已关闭或超时
{
close(fd); //释放client socket
FD_CLR(fd, &readfds); //从集合中清除 client socket
if(maxfd==fd) --maxfd; //更新最大描述符
continue;
}
FD_SET(fd, &writefds); //成功接收数据,将clientfd加入测试集合
}
if(FD_ISSET(fd, &tempwfds)) //向client写入请求就绪
{
int ret = write(fd, buf[fd], sizeof buf[0]);
printf("ret %d: %d\n", fd, ret);
FD_CLR(fd, &writefds); //从集合中清除写请求测试
}
}
}
close(listenfd);
}