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C语言select函数

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select

select API介绍

主旨思想:

a. 这个函数是阻塞

b. 函数对文件描述符的检测的操作是由内核完成的

// sizeof(fd_set) = 128字节     1024位, 每一个标志位对应一个文件描述符
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
            fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
    - 参数:
        - nfds : 委托内核检测的最大文件描述符的值 + 1
        - readfds : 要检测的文件描述符的读的集合(有数据发送过来),委托内核检测哪些文件描述符的读的属性
                - 一般检测读操作
                - 对应的是对方发送过来的数据,因为读是被动的接收数据,检测的就是读缓冲区    
                - 是一个传入传出参数(内核进行对文件描述符标志位检测,检测完后再返回回来;)
                 检测过程: 文件描述符在用户态,1表示文件描述符需要检测,0表示不需要检测;在内核中处理时:只检测文件描述符为                        1的文件描述符,如果数据发生变化,置为1,不变化置为0,然后返回给用户态。
        - writefds : 要检测的文件描述符的写的集合,委托内核检测哪些文件描述符的写的属性
                - 委托内核检测写缓冲区是不是还可以写数据(不满的就可以写)
                要检测哪个文件描述符,就将那个标志位置为1;
                缓冲区满了将对应文件描述符标志位置为0,有空余的数据可以写, 置为1。
        - exceptfds : 检测发生异常的文件描述符的集合
        - timeout : 设置的超时时间
            struct timeval {
                long tv_sec;     /* seconds */
                long tv_usec;     /* microseconds */
            };
            - NULL : 永久阻塞,直到检测到了文件描述符有变化
            - tv_sec = 0 tv_usec = 0, 不阻塞
            - tv_sec > 0 tv_usec > 0, 阻塞对应的时间
        - 返回值
            - -1 : 失败
            - 0 : select函数中设置了超时时间,超时时间到了,没有检测到,返回0
            - >0(n) : 检测的集合中有n个文件描述符发生了变化
                
// 将参数文件描述符fd对应的标志位设置为0
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

// 判断fd对应的标志位是0还是1, 返回值 : fd对应的标志位的值,0,返回0, 1,返回1
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

// 将参数文件描述符fd 对应的标志位,设置为1
void FD_SET(int fd, fd_set *set);

// fd_set一共有1024 bit位, 全部初始化为0
void FD_ZERO(fd_set *set);

先创建检测读的文件描述符集合

fd_set reads;

将3,4,100,101四个文件描述符置为1,表示需要对这些文件描述符进行检测;

接下来调用select函数:

select(101+1, &reads, NULL, NULL, NULL);	//第一个参数,需要检测的文件描述符+1	--(+1才能遍历到101,因为是从0开始的)

在这里插入图片描述

将fd_set从内核态拷贝到用户态(由内核帮我们检测),同时假设A,B发送了数据;

A,B对应的文件描述符为3和4;

在这里插入图片描述

结果: 3和4有数据,置为1,;100和101没有数据,将其1置为0。

修改完之后,再将fd_set从内核态拷到用户态;

在这里插入图片描述

用户可以遍历这个集合,找到哪个文件描述符为1,即3和4,就说明有数据了。

select 代码

//客户端
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main() {
    // 创建socket
    int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(fd == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in seraddr;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);
    seraddr.sin_family = AF_INET;
    seraddr.sin_port = htons(9999);
    // 连接服务器
    int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
    if(ret == -1){
        perror("connect");
        return -1;
    }
    int num = 0;
    while(1) {
        char sendBuf[1024] = {0};
        sprintf(sendBuf, "send data %d", num++);
        write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1);
        // 接收
        int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));
        if(len == -1) {
            perror("read");
            return -1;
        }else if(len > 0) {
            printf("read buf = %s\n", sendBuf);
        } else {
            printf("服务器已经断开连接...\n");
            break;
        }
        // sleep(1);
        usleep(1000);
    }
    close(fd);
    return 0;
}
//服务端
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/select.h>
int main() {
    // 创建socket
    int lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_port = htons(9999);
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    // 绑定
    bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
    // 监听
    listen(lfd, 8);
    // 创建一个fd_set的集合,存放的是需要检测的文件描述符
    fd_set rdset, tmp;	//fd_set底层可以表示1024个文件描述符
    FD_ZERO(&rdset);	//初始化
    FD_SET(lfd, &rdset);	//添加需要监听的文件描述符
    int maxfd = lfd;	//定义最大文件描述符,作为参数传入select函数中
    while(1) {
        tmp = rdset;	//rdset这个不能变,因为内核再检测时,如果没有数据,就会将其变为0,因此,我们需要复制一份。
        // 调用select系统函数,让内核帮检测哪些文件描述符有数据
        int ret = select(maxfd + 1, &tmp, NULL, NULL, NULL);
        if(ret == -1) {
            perror("select");
            exit(-1);
        } else if(ret == 0) {	//这里不可能为0,因为设置了永久阻塞NULL,直到检测到文件描述符有数据变化
            continue;	
        } else if(ret > 0) {	//ret只会返回文件描述符发生变化的个数,不知道具体哪个发生了变化,需要遍历查找
            // 说明检测到了有文件描述符的对应的缓冲区的数据发生了改变
            if(FD_ISSET(lfd, &tmp)) {	//lfd为监听文件描述符
                // 表示有新的客户端连接进来了
                struct sockaddr_in cliaddr;
                int len = sizeof(cliaddr);
                int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
                // 将新的文件描述符加入到集合中,下一次select检测时,需要检测这些通信的文件描述符有没有数据
                FD_SET(cfd, &rdset);
                // 更新最大的文件描述符
                maxfd = maxfd > cfd ? maxfd : cfd;
            }
            //检测剩余文件描述符有没有数据变化,从lfd+1开始即可
            for(int i = lfd + 1; i <= maxfd; i++) {
                if(FD_ISSET(i, &tmp)) {
                    // 说明这个文件描述符对应的客户端发来了数据
                    char buf[1024] = {0};
                    int len = read(i, buf, sizeof(buf));
                    if(len == -1) {
                        perror("read");
                        exit(-1);
                    } else if(len == 0) {	//说明客户端断开连接
                        printf("client closed...\n");
                        close(i);	//关闭文件描述符
                        FD_CLR(i, &rdset);	//fd_set中不在监测这个文件描述符
                    } else if(len > 0) {
                        printf("read buf = %s\n", buf);
                        write(i, buf, strlen(buf) + 1);
                    }
                }
            }
        }
    }
    close(lfd);
    return 0;
}

编译运行

再打开一个客户端:

服务端可以看出有新客户端进来了:

又连进来了新的客户端:

select和poll缺点

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