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    Linux下select函數的使用

    2016-09-28 00:00:00 廣州睿豐德信息科技有限公司 閱讀
    睿豐德科技 專注RFID識別技術和條碼識別技術與管理軟件的集成項目。質量追溯系統、MES系統、金蝶與條碼系統對接、用友與條碼系統對接

    一.Select 函數詳細介紹

        Select在Socket編程中還是比較重要的,可是對于初學Socket的人來說都不太愛用Select寫程序,他們只是習慣寫諸如connect、 accept、recv或recvfrom這樣的阻塞程序(所謂阻塞方式block,顧名思義,就是進程或是線程執行到這些函數時必須等待某個事件的發 生,如果事件沒有發生,進程或線程就被阻塞,函數不能立即返回)。 
        可是使用Select就可以完成非阻塞(所謂非阻塞方式non-block,就是進程或線程執行此函數時不必非要等待事件的發生,一旦執行肯定返回,以返 回值的不同來反映函數的執行情況,如果事件發生則與阻塞方式相同,若事件沒有發生則返回一個代碼來告知事件未發生,而進程或線程繼續執行,所以效率較高) 方式工作的程序,它能夠監視我們需要監視的文件描述符的變化情況--讀寫或是異常。 

    下面詳細介紹一下: 
    Select的函數格式(我所說的是Unix系統下的伯克利socket編程,和windows下的有區別,一會兒說明): 
    int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout); 

    先說明兩個結構體: 
    第一 .struct fd_set可以理解為一個集合,這個集合中存放的是文件描述符(filedescriptor),即文件句柄,這可以是我們所說的普通意義的文件,當然 Unix下任何設備、管道、FIFO等都是文件形式,全部包括在內,所以毫無疑問一個socket就是一個文件,socket句柄就是一個文件描述符。 
    fd_set集合可以通過一些宏由人為來操作,比如:
    FD_ZERO(fd_set *); 清空集合
    FD_SET(int, fd_set *); 將一個給定的文件描述符加入集合之中
    FD_CLR(int, fd_set*); 將一個給定的文件描述符從集合中刪除
    檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫FD_ISSET(int ,fd_set* )。一會兒舉例說明。 

    第二 .struct timeval 是一個大家常用的結構,用來代表時間值,有兩個成員,一個是秒數,另一個是毫秒。 具體解釋select的參數: 
    int maxfdp:是一個整數值,是指集合中所有文件描述符的范圍,即所有文件描述符的最大值加1,不能錯!在Windows中這個參數的值無所謂,可以設置不正確。 

    fd_set* readfds:是指向fd_set結構的指針,這個集合中應該包括文件描述符,我們是要監視這些文件描述符的讀變化的,即我們關心是否可以從這些文件中 讀取數據了,如果這個集合中有一個文件可讀,select就會返回一個大于0的值,表示有文件可讀,如果沒有可讀的文件,則根據timeout參數再判斷 是否超時,若超出timeout的時間,select返回0,若發生錯誤返回負值。可以傳入NULL值,表示不關心任何文件的讀變化。 
    fd_set* writefds:是指向fd_set結構的指針,這個集合中應該包括文件描述符,我們是要監視這些文件描述符的寫變化的,即我們關心是否可以向這些文件 中寫入數據了,如果這個集合中有一個文件可寫,select就會返回一個大于0的值,表示有文件可寫,如果沒有可寫的文件,則根據timeout參數再判 斷是否超時,若超出timeout的時間,select返回0,若發生錯誤返回負值。可以傳入NULL值,表示不關心任何文件的寫變化。 
    fd_set * errorfds:同上面兩個參數的意圖,用來監視文件錯誤異常。 

    struct timeval* timeout:是select的超時時間,這個參數至關重要,它可以使select處于三種狀態:
    第一,若將NULL以形參傳入,即不傳入時間結構,就是將select置于阻塞狀態,一定等到監視文件描述符集合中某個文件描述符發生變化為止;
    第二,若將時間值設為0秒0毫秒,就變成一個純粹的非阻塞函數,不管文件描述符是否有變化,都立刻返回繼續執行,文件無變化返回0,有變化返回一個正值;
    第三,timeout的值大于0,這就是等待的超時時間,即select在timeout時間內阻塞,超時時間之內有事件到來就返回了,否則在超時后不管怎樣一定返回,返回值同上述。 

    第三.select 返回值: 
    負值:select錯誤 
    正值:某些文件可讀寫或出錯 
    0:等待超時,沒有可讀寫或錯誤的文件 
    在有了select后可以寫出像樣的網絡程序來!
    舉個簡單的例子,就是從網絡上接受數據寫入一個文件中。 

    main()
    {
    int sock;
    FILE *fp;
    struct fd_set fds;
    struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒輪詢,要非阻塞就置0
    char buffer[256]={0}; //256字節的接收緩沖區
    /* 假定已經建立UDP連接,具體過程不寫,簡單,當然TCP也同理,主機ip和port都已經給定,要寫的文件已經打開
    sock=socket(...);
    bind(...);
    fp=fopen(...); */
    while(1)
    {
    FD_ZERO(&fds); //每次循環都要清空集合,否則不能檢測描述符變化
    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錯誤,退出程序
    case 0:break; //再次輪詢
    default:
    if(FD_ISSET(sock,&fds)) //測試sock是否可讀,即是否網絡上有數據
    {
    recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受網絡數據
    if(FD_ISSET(fp,&fds)) //測試文件是否可寫
    fwrite(fp,buffer...);//寫入文件
    buffer清空;
    }// end if break;
    }// end switch
    }//end while
    }//end main 



    二.另一個例子: 
    #include<sys/time.h> 
    #include<sys/types.h> 
    #include<unistd.h> 
    定義函數 int select(int n,fd_set * readfds,fd_set * writefds,fd_set * exceptfds,struct timeval * timeout); 
    函數說明 select()用來等待文件描述詞狀態的改變。參數n代表最大的文件描述詞加1,參數readfds、writefds 和exceptfds 稱為描述詞組,是用來回傳該描述詞的讀,寫或例外的狀況。底下的宏提供了處理這三種描述詞組的方式: 

    FD_CLR(inr fd,fd_set* set);用來清除描述詞組set中相關fd 的位
    FD_ISSET(int fd,fd_set *set);用來測試描述詞組set中相關fd 的位是否為真
    FD_SET(int fd,fd_set*set);用來設置描述詞組set中相關fd的位
    FD_ZERO(fd_set *set); 用來清除描述詞組set的全部位
    參數 timeout為結構timeval,用來設置select()的等待時間,其結構定義如下
    struct timeval
    {
    time_t tv_sec;
    time_t tv_usec;
    };


    返回值 如果參數timeout設為NULL則表示select()沒有timeout。 
    錯誤代碼 執行成功則返回文件描述詞狀態已改變的個數,如果返回0代表在描述詞狀態改變前已超過timeout時間,當有錯誤發生時則返回-1,錯誤原因存于errno,此時參數readfds,writefds,exceptfds和timeout的值變成不可預測。 
    EBADF 文件描述詞為無效的或該文件已關閉 
    EINTR 此調用被信號所中斷 
    EINVAL 參數n 為負值。 
    ENOMEM 核心內存不足 
    范例 常見的程序片段:fs_set readset; 
    FD_ZERO(&readset); 
    FD_SET(fd,&readset); 
    select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL); 
    if(FD_ISSET(fd,readset){……}

    下面是linux環境下select的一個簡單用法

    用來循環讀取鍵盤輸入

    #i nclude <sys/time.h>
    #i nclude <stdio.h>
    #i nclude <sys/types.h>
    #i nclude <sys/stat.h>
    #i nclude <fcntl.h>
    #i nclude <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=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;
    }
    }
    }

    將例子程序作一修改,加上了time out,并且考慮了select得所有的情況:

    #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");
    }
    }

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