細談select函數（C語言）

 Select在Socket編程中還是比較重要的，可是對於初學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。

 

Select的函數格式：

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可以理解爲一個集合，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爲來操作，比如清空集合FD_ZERO(fd_set *)，將一個給定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set*)，將一個給定的文件描述符從集合中刪除FD_CLR(int,fd_set*)，檢查集合中指定的文件描述符是否可以讀寫FD_ISSET(int ,fd_set* )。

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，另一個是毫秒數。 

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範圍，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就會返回一個大於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就會返回一個大於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處於三種狀態，第一，若將NULL以形參傳入，即不傳入時間結構，就是將select置於阻塞狀態，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爲止；第二，若將時間值設爲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的值大於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，否則在超時後不管怎樣一定返回，返回值同上述。 

返回值：返回狀態發生變化的描述符總數。 
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

 

select舉例:

①讀取鍵盤輸入值，超時間隔2.5秒，輸出用戶輸入的字符個數。

 

#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    char buffer[128];
    int result, nread;
    fd_set inputs, testfds;
    struct timeval timeout;
    FD_ZERO(&inputs);//用select函數之前先把集合清零
     FD_SET(0,&inputs);//把要檢測的句柄——標準輸入（0），加入到集合裏。
     while(1)
    {
       testfds = inputs;
       timeout.tv_sec = 2;
       timeout.tv_usec = 500000;
       result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0, (fd_set *)0, &timeout);
       switch(result)
       {
       case 0:
           printf("timeout/n");
           break;
       case -1:
           perror("select");
           exit(1);
       default:
           if(FD_ISSET(0,&testfds))
           {
               ioctl(0,FIONREAD,&nread);//取得從鍵盤輸入字符的個數，包括回車。
               if(nread == 0)
               {
                  printf("keyboard done/n");
                  exit(0);
               }
               nread = read(0,buffer,nread);
               buffer[nread] = 0;
               printf("read %d from keyboard: %s", nread, buffer);
         }
         break;
      }
   }
   return 0;
}

 

 

②利用select而不是fork來解決socket中的多客戶問題。

 

服務器端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int server_sockfd, client_sockfd;
    int server_len, client_len;
    struct sockaddr_in server_address;
    struct sockaddr_in client_address;
    int result;
    fd_set readfds, testfds;
    server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立服務器端socket
    server_address.sin_family = AF_INET;
    server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_address.sin_port = htons(9734);
    server_len = sizeof(server_address);
    bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);
    listen(server_sockfd, 5);
    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(server_sockfd, &readfds);//將服務器端socket加入到集合中
    while(1)
    {
        char ch;
        int fd;
        int nread;
        testfds = readfds;
        printf("server waiting/n");

        /*無限期阻塞，並測試文件描述符變動 */
        result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0,(fd_set *)0, (struct timeval *) 0);
        if(result < 1)
        {
            perror("server5");
            exit(1);
        }

        /*掃描所有的文件描述符*/
        for(fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++)
        {
            /*找到相關文件描述符*/
            if(FD_ISSET(fd,&testfds))
            {
                        /*判斷是否爲服務器套接字，是則表示爲客戶請求連接。*/
                if(fd == server_sockfd)
                {
                    client_len = sizeof(client_address);
                    client_sockfd = accept(server_sockfd,
                    (struct sockaddr *)&client_address, &client_len);
                    FD_SET(client_sockfd, &readfds);//將客戶端socket加入到集合中
                    printf("adding client on fd %d/n", client_sockfd);
                }

                /*客戶端socket中有數據請求時*/
                else
                {
                    ioctl(fd, FIONREAD, &nread);//取得數據量交給nread

                    /*客戶數據請求完畢，關閉套接字，從集合中清除相應描述符 */
                    if(nread == 0)
                    {
                        close(fd);
                        FD_CLR(fd, &readfds);
                        printf("removing client on fd %d/n", fd);
                    }

                    /*處理客戶數據請求*/
                    else
                    {
                        read(fd, &ch, 1);
                        sleep(5);
                        printf("serving client on fd %d/n", fd);
                        ch++;
                        write(fd, &ch, 1);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

 

客戶端：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int client_sockfd;
    int len;
    struct sockaddr_in address;//服務器端網絡地址結構體
     int result;
    char ch = 'A';
    client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立客戶端socket
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
    address.sin_port = 9734;
    len = sizeof(address);
    result = connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);
    if(result == -1)
    {
         perror("oops: client2");
         exit(1);
    }
    write(client_sockfd, &ch, 1);
    read(client_sockfd, &ch, 1);
    printf("char from server = %c/n", ch);
    close(client_sockfd);
    zexit(0);
}