C++网络编程Select函数用法详解.doc

Socket-Select2008-09-14 11:31Select在Socket编程中还是比较重要的，可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序，他们只是习惯写诸如 connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序（所谓阻塞方式block，顾名思义，就是进程或是线程执行到这些函数时必须等 待某个事件的发生，如果事件没有发生，进程或线程就被阻塞，函数不能立即返回）。 可是使用Select就可以完成非阻塞（所谓非阻塞方式non-block，就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生，一旦执行肯定返回，以返 回值的不同来反映函数的执行情况，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来告知事件未发生，而进程或线程继续执行，所以效率较高） 方式工作的程序，它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况读写或是异常。下面详细介绍一下！Select的函数格式：int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,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(file descriptor)，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* )。一会儿举例说明。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：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在有了select后可以写出像样的网络程序来！举个简单的例子，就是从网络上接受数据写入一个文件中。例子：main()int sock;FILE *fp;struct fd_set fds;struct timeval timeout=3,0; /select等待3秒，3秒轮询，要非阻塞就置0char buffer256=0; /256字节的接收缓冲区/* 假定已经建立UDP连接，具体过程不写，简单，当然TCP也同理，主机ip和port都已经给定，要写的文件已经打开 sock=socket(.);bind(.); fp=fopen(.); */while(1) FD_ZERO(&fds); /每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化 FD_SET(sock,&fds); /添加描述符 FD_SET(fp,&fds); /同上 maxfdp=sockfp?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错误，退出程序 case 0:break; /再次轮询 default: if(FD_ISSET(sock,&fds) /测试sock是否可读，即是否网络上有数据 recvfrom(sock,buffer,256,.);/接受网络数据 if(FD_ISSET(fp,&fds) /测试文件是否可写 fwrite(fp,buffer.);/写入文件 /buffer清空; / end if break; / end switch /end while /end main由于采用 select 机制, 因此当没有字符可读时, 程序处于阻塞状态,最小程度的占用CPU 资源, 在同一台机器上执行一个 server 和若干个client 时, 系统负载只有 0.1 左右, 而采用原来的非阻塞通信方法, 只运行一个 server, 系统负载就可以达到 1.5 左右. 因此我们推荐使用 selectsocket select()用法一、winsock中 #include 原型int select(int nfds,fd_set* readfds,fd_set* writefds,fd_set* exceptfds,const struct timeval* timeout);nfds：本参数忽略，仅起到兼容作用。 readfds：（可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。 writefds：（可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。 exceptfds：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。 timeout：select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。注释： 本函数用于确定一个或多个套接口的状态。对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。用fd_set结构来表示一组等待检查的套接 口。在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集，并且select()返回满足条件的套接口的数目。有一组宏可用于对fd_set的操作， 这些宏与Berkeley Unix软件中的兼容，但内部的表达是完全不同的。 readfds参数标识等待可读性检查的套接口。如果该套接口正处于监听listen()状态，则若有连接请求到达，该套接口便被标识为可读，这样一个 accept()调用保证可以无阻塞完成。对其他套接口而言，可读性意味着有排队数据供读取。或者对于SOCK_STREAM类型套接口来说，相对于该套 接口的虚套接口已关闭，于是recv()或recvfrom()操作均能无阻塞完成。如果虚电路被“优雅地”中止，则recv()不读取数据立即返回；如 果虚电路被强制复位，则recv()将以WSAECONNRESET错误立即返回。如果SO_OOBINLINE选项被设置，则将检查带外数据是否存在 （参见setsockopt()）。 writefds参数标识等待可写性检查的套接口。如果一个套接口正在connect()连接（非阻塞），可写性意味着连接顺利建立。如果套接口并未处于 connect()调用中，可写性意味着send()和sendto()调用将无阻塞完成。但并未指出这个保证在多长时间内有效，特别是在多线程环境 中。 exceptfds参数标识等待带外数据存在性或意味错误条件检查的套接口。请注意如果设置了SO_OOBINLINE选项为假FALSE，则只能用这种 方法来检查带外数据的存在与否。对于SO_STREAM类型套接口，远端造成的连接中止和KEEPALIVE错误都将被作为意味出错。如果套接口正在进行 连接connect()（非阻塞方式），则连接试图的失败将会表现在exceptfds参数中。 如果对readfds、writefds或exceptfds中任一个组类不感兴趣，可将它置为空NULL。 在winsock.h头文件中共定义了四个宏来操作描述字集。FD_SETSIZE变量用于确定一个集合中最多有多少描述字（FD_SETSIZE缺省值 为64，可在包含winsock.h前用#define FD_SETSIZE来改变该值）。对于内部表示，fd_set被表示成一个套接口的队列，最后一个有效元素的后续元素为INVAL_SOCKET。宏 为： FD_CLR(s,*set)：从集合set中删除描述字s。 FD_ISSET(s,*set)：若s为集合中一员，非零；否则为零。 FD_SET(s,*set)：向集合添加描述字s。 FD_ZERO(*set)：将set初始化为空集NULL。 timeout参数控制select()完成的时间。若timeout参数为空指针，则select()将一直阻塞到有一个描述字满足条件。否则的 话，timeout指向一个timeval结构，其中指定了select()调用在返回前等待多长时间。如果timeval为0,0，则 select()立即返回，这可用于探询所选套接口的状态。如果处于这种状态，则select()调用可认为是非阻塞的，且一切适用于非阻塞调用的假设都 适用于它。举例来说，阻塞钩子函数不应被调用，且WINDOWS套接口实现不应yield。返回值： select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。错误代码： WSANOTINITIALISED：在使用此API之前应首先成功地调用WSAStartup()。 WSAENETDOWN：WINDOWS套接口实现检测到网络子系统失效。 WSAEINVAL：超时时间值非法。 WSAEINTR：通过一个WSACancelBlockingCall()来取消一个（阻塞的）调用。 WSAEINPROGRESS：一个阻塞的WINDOWS套接口调用正在运行中。 WSAENOTSOCK：描述字集合中包含有非套接口的元素。范例 : sock= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); struct sockaddr_in addr; /告诉sock 应该再什么地方licencememset(&addr,0,sizeof(addr);addr.sin_family=AF_INET;addr.sin_port=htons(11111); /端口啦addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);/在本机的所有ip上开始监听bind (sock,(sockaddr *)&addr,sizeof(addr);/bind.listen(sock,5);/最大5个队列SOCKET socka; /这个用来接受一个连接fd_set rfd; / 描述符集 这个将用来测试有没有一个可用的连接struct timeval timeout;FD_ZERO(&rfd); /总是这样先清空一个描述符集timeout.tv_sec=60; /等下select用到这个timeout.tv_usec=0;u_long ul=1;ioctlsocket(sock,FIONBIO,&ul); /用非阻塞的连接/现在开始用selectFD_SET(sock,&rfd); /把sock放入要测试的描述符集 就是说把sock放入了rfd里面 这样下一步调用select对rfd进行测试的时候就会测试sock了(因为我们将sock放入的rdf) 一个描述符集可以包含多个被测试的描述符, if(select(sock+1,&rfd,0,0, &timeout)=0) /这个大括号接上面的,返回0那么就超过了timeout预定的时间 /处理.if(FD_ISSET(sock,&rfd) /有一个描述符准备好了socka=accept(sock,0,0); /一个用来测试读 一个用来测试写FD_ZERO(&rfd);FD_ZERO(&wfd);FD_SET(socka,&rfd);/把socka放入读描述符集FD_SET(sockb,&rfd);/把sockb放入读描述符集FD_SET(socka,&wfd);把socka放入写描述符集FD_SET(sockb,&wfd);把sockb放入写描述符集if(SOCKET_ERROR!=select(0,&rfd,&wfd,0,0) /测试这两个描述符集,永不超时 其中rfd只用来测试读 wfd只用来测试写 /没有错误if(FD_ISSET(socka,&rfd) /socka可读.if(FD_ISSET(sockb,&rfd) /sockb可读.if(FD_ISSET(socka,&wfd) /socka 可写.if(FD_ISSET(sockb,&wfd) /sockb可写.二、linux c中select（I/O多工机制）表头文件 i ncludei ncludei nclude定义函数 int select(int n,fd_set * readfds,fd_set * writefds,fd_set * exceptfds,struct timeval * timeout);函数说明 select()用来等待文件描述词状态的改变。参数n代表最大的文件描述词加1，参数readfds、writefds 和exceptfds 称为描述词组，是用来回传该描述词的读，写或例外的状况。底下的宏提供了处理这三种描述词组的方式:FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用来清除描述词组set中相关fd 的位FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真FD_SET（int fd,fd_set*set）；用来设置描述词组set中相关fd的位FD_ZERO（fd_set *set）； 用来清除描述词组set的全部位参数 timeout为结构timeval，用来设置select()的等待时间，其结构定义如下struct timevaltime_t tv_sec;time_t tv_usec;返回值 如果参数timeout设为NULL则表示select（）没有timeout。错误代码 执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数，如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间，当有错误发生时