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select函数剖析

By Wu Yudong on January 11, 2017

select 函数允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生,并只有一个或多个事件发生或经历一段指定的时间后才唤醒它。任何描述符都可以使用 select 来测试。

函数原型如下:

#include<sys/select.h>
#include<sys/time.h>

int select(int maxfdp1, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, 
                        const struct timeval *timeout);
//返回:如有就绪的描述符则为其数目,若超时则为0,若出错则为-1

首先简单介绍一下函数的参数,参数 maxfd 是需要监视的最大的文件描述符值+1;rdset、wrset、exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合、可写文件描述符的集合及异常文件描述符的集合。struct timeval 结构用于描述一段时间长度,如果在这个时间内,需要监视的描述符没有事件发生则函数返回,返回值为0。

在这些参数中有一个类似于结构体的东西,fd_set,这是一组文件描述字(fd)的集合,它用一位来表示一个fd,对于fd_set类型通过下面四个宏来操作:
FD_ZERO(fd_set *fdset) 将指定的文件描述符集清空,在对文件描述符集合进行设置前,必须对其进行初始化,如果不清空,由于在系统分配内存空间后,通常并不作清空处理,所以结果是不可知的。
FD_SET(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset) 用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。

UNIX系统通常会在头文件<sys/select.h>中定义常量FD_SETSIZE,它是数据类型fd_set的描述字数量,其值通常是1024,这样就能表示<1024的fd。

socket s;
.....
fd_set set;
while (1) {
	FD_ZERO(&set);		//将你的套节字集合清空
	FD_SET(s, &set);	//加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s
	select(0, &set, NULL, NULL, NULL);	//检查套节字是否可读,
	//很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况)
	//这里select是否出错没有检查
	if (FD_ISSET(s, &set) {	//检查s是否在这个集合里面,
		//select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
		//只保留符合条件的套节字在这个集合里面
		recv(s,...);
	}
	//do something here
}

理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便,取fd_set长度为1字节,fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
(1)执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则set用位表示是00000000。
(2)若fd=5,执行FD_SET(fd, &set);后set变为00010000(第5位置为1)
(3)若再加入fd=2,fd=1,则set变为00010011
(4)执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
(5)若fd=1,fd=2上都发生可读事件,则select返回,此时set变为0000,0011。注意:没有事件发生的fd=5被清空。

基于上面的讨论,可以轻松得出select模型的特点:
(1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。
(2)可以有效突破select可监控的文件描述符上限。
(3)将fd加入select监控集的同时,还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd,一是用于再select 返回后,array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空,则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入(FD_ZERO最先),扫描array的同时取得fd最大值maxfd,用于select的第一个 参数。
(4)可见select模型必须在select前循环array(加fd,取maxfd),select返回后循环array(FD_ISSET判断是否有时间发生)。

使用select函数的过程一般是:
先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零,然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入fd_set,接着调用函数select测试fd_set中的所有fd,最后用宏FD_ISSET检查某个fd在函数select调用后,相应位是否仍然为1。

以下是一个测试单个文件描述字可读性的例子:

int isready(int fd)
{
	int rc;
	fd_set fds;
	struct tim tv;
	FD_ZERO(&fds);
	FD_SET(fd, &fds);
	tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
	rc = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, &tv);
	if (rc < 0)					//error
		return -1;
	return FD_ISSET(fd, &fds) ? 1 : 0;
}

 

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