Select()系统调用及文件描述符集fd_set的应用.doc

Select()系统调用及文件描述符集fd_set的应用在网络程序中，一个进程同时处理多个文件描述符是很常见的情况。select()系统调用可以使进程检测同时等待的多个I/O设备，当没有设备准备好时，select()阻塞，其中任一设备准备好时，select()就返回。 select()的调用形式为：#include #include int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fe_set *exceptfds, const struct timeval *timeout);select的第一个参数是文件描述符集中要被检测的比特数，这个值必须至少比待检测的最大文件描述符大1；参数readfds指定了被读监控的文件描述符集；参数writefds指定了被写监控的文件描述符集；而参数exceptfds指定了被例外条件监控的文件描述符集。参数timeout起了定时器的作用：到了指定的时间，无论是否有设备准备好，都返回调用。timeval的结构定义如下：struct timevallong tv_sec; /表示几秒long tv_usec; /表示几微妙timeout取不同的值，该调用就表现不同的性质：1timeout为0，调用立即返回；2timeout为NULL，select()调用就阻塞，直到知道有文件描述符就绪；3timeout为正整数，就是一般的定时器。select调用返回时，除了那些已经就绪的描述符外，select将清除readfds、writefds和exceptfds中的所有没有就绪的描述符。select的返回值有如下情况：1正常情况下返回就绪的文件描述符个数；2经过了timeout时长后仍无设备准备好，返回值为0；3如果select被某个信号中断，它将返回-1并设置errno为EINTR。4如果出错，返回-1并设置相应的errno。系统提供了4个宏对描述符集进行操作：#include #include void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);void FD_ZERO(fd_set *fdset);宏FD_SET设置文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位(设置为1)，宏FD_CLR清除文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位（设置为0），宏FD_ZERO清除文件描述符集fdset中的所有位(既把所有位都设置为0)。使用这3个宏在调用select前设置描述符屏蔽位，在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位是否被设置。过去，描述符集被作为一个整数位屏蔽码得到实现，但是这种实现对于多于32个的文件描述符将无法工作。描述符集现在通常用整数数组中的位域表示，数组元素的每一位对应一个文件描述符。例如，一个整数占32位，那么整数数组的第一个元素代表文件描述符0到31，数组的第二个元素代表文件描述符32到63，以此类推。宏FD_SET设置整数数组中对应于fd文件描述符的位为1，宏FD_CLR设置整数数组中对应于fd文件描述符的位为0，宏FD_ZERO设置整数数组中的所有位都为0。假设执行如下程序后：#include #include fd_set readset;FD_ZERO(&readset);FD_SET(5, &readset);FD_SET(33, &readset);则文件描述符集readset中对应于文件描述符6和33的相应位被置为1，如图1所示：再执行如下程序后：FD_CLR(5, &readset);则文件描述符集readset对应于文件描述符6的相应位被置为0，如图2所示：通常，操作系统通过宏FD_SETSIZE来声明在一个进程中select所能操作的文件描述符的最大数目。例如：在4.4BSD的头文件中我们可以看到：ifndef FD_SETSIZE#define FD_SETSIZE 1024#endif在红帽Linux的头文件中我们可以看到：define _FD_SETSIZE 1024以及在头文件中我们可以看到：#include #define FD_SETSIZE _FD_SETSIZE既定义FD_SETSIZE为1024，一个整数占4个字节，既32位，那么就是用包含32个元素的整数数组来表示文件描述符集。我们可以在头文件中修改这个值来改变select使用的文件描述符集的大小，但是必须重新编译内核才能使修改后的值有效。当前版本的unix操作系统没有限制 FD_SETSIZE的最大值，通常只受内存以及系统管理上的限制。我们明白了文件描述符集的实现机制之后，就可对其进行灵活运用。（以下程序在红帽Linux 6.0下运行通过，函数fd_isempty用于判断文件描述符集是否为空；函数fd_fetch取出文件描述符集中的所有文件描述符）#include #include #include #include struct my_fd_setfd_set fs; /定义文件描述符集fsunsigned int nconnect; /文件描述符集fs中文件描述符的个数unsigned int nmaxfd; /文件描述符集fs中最大的文件描述符;/* 函数fd_isempty用于判断文件描述符集是否为空，为空返回1，不为空则返回0 */int fd_isempty(struct my_fd_set *pfs)int i;/* 文件描述符集fd_set是通过整数数组来实现的，所以定义整数数组myset的元素个数为文件描述符集fd_set所占内存空间的字节数除以整数所占内存空间的字节数。*/unsigned int mysetsizeof(fd_set) / sizeof(int);/* 把文件描述符集pfs-fs 拷贝到数组myset */memcpy(myset, &pfs-fs, sizeof(fd_set);for(i = 0; i fs, sizeof(fd_set);/* 把最大的文件描述符maxfd除以整数所占的位数，得出maxfd在文件描述符集中相应的位对应于整数数组myset的相应元素的下标，目的是为了减少检索的次数 */nfind = tempset-nmaxfd / (sizeof(int)*8);for (i = 0; i nconnect & (nbit nconnect-; ntemp = 1; / ntemp右移一位/* 下面的主程序是对以上两个函数的测试 */main()/* 假设fd1，fd2，fd3为3个文件描述符，实际运用中可为Socket描述符等 */int fd1 = 7, fd2 = 256, fd3 = 1023, isempty; struct my_fd_set connect_set;connect_set.nconnect = 0;connect_set.nmaxfd = 0;FD_ZERO(&connect_set.fs);/* FD_SET操作前对函数fd_isempty进行测试 */isempty = fd_isempty(&connect_set); printf(isempty = %dn, isempty);FD_SET(fd1, &connect_set.fs);FD_SET(fd2, &connect_set.fs);FD_SET(fd3, &connect_set.fs);connect_set.nconnect = 3;connect_set.nmaxfd = fd3 ;/* FD_SET操作后，既把文件描述符加入到文件描述符集之后，对函数fd_isempty进行测试 */isempty = fd_isempty(&connect_set);printf(isempty = %dn, isempty);/* 对函数fd_ fetch进行测试 */fd_fetch(&connect_