Linux下IO多路复用之select函数的使用

select函数的作用：

    如果我们的程序里有两个需要阻塞的地方，例如要从服务器读数据，同时还要从键盘上读数据（若不采用阻塞而用查询的方式则大量占用系统资源）。这个时候我们就有两处阻塞，你当然可以用多线程或多进程的方法去解决，但我们今天介绍另外一个方法：I/O多路复用，如select,poll等机制，select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。

头文件：
#include <sys/select.h>函数原型：
int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout);

参数：

1.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       参数值无所谓，可以设置不正确。
2.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。可以入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。
3.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。
4.fe_set* errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。
5.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。


错误码：

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，当有错误发生时则返回-1，错误原因存于errno，此时参数readfds，writefds，exceptfds和timeout的值变成不可预测。
 

EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭EINTR 此调用被信号所中断EINVAL 参数n为负值。ENOMEM 核心内存不足

函数说明：

select()用来等待文件描述词状态的改变。参数maxfdp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

结构体说明：

1)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(filedescriptor)，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。

2)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，另一个是微妙数。如下所示：

truct timeval
{time_t tv_sec;		//seconds 秒time_t tv_usec;		//microseconds 微秒，1000000 微秒 = 1秒
}; 
//头文件
#include <sys/time.h>

注意：

1.select()函数里面的各个文件描述符fd_set集合的参数在select()前后发送了变化：

前：表示关心的文件描述符集合

后：有数据的集合（如不是在超时返回的情况下）

换句话说就是：我们先是设置了要监控的各个I/O的文件描述符到fd_set集合，然后调用select()，最后fd_set集合只剩下有"异常"（包括读、写、异常）的文件描述符，所以上面说到的这些设置fd_set集合、调用select()、判断是哪些IO有数据的步骤通常都是while循环中实现。

2.调用select函数前后fd_set集合发送的变化，是由kernel来完成的。

示例1：Linux下监控键盘上是否有数据到来？

#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;int main ()
{int keyboard;int ret,i;char c;fd_set readfd;struct timeval timeout;keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);assert(keyboard>0);while(1){timeout.tv_sec=1;timeout.tv_usec=0;FD_ZERO(&readfd);                //结构体清0FD_SET(keyboard,&readfd);        //把键盘文件的句柄加入"读集合"之中///监控函数ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);    //第一个参数为最大文件句柄+1if(ret == -1)   //错误情况cout<<"error"<<endl ;else if(ret)    //返回值大于0 有数据到来if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))    //检查集合中键盘文件是否可以读(因为加入"读集合"的可能不止键盘){            /* 读出键盘的数据 */i=read(keyboard,&c,1);if('\n'==c)continue;printf("hehethe input is %c\n",c);if ('q'==c)break;}else    //超时情况{cout<<"time out"<<endl;continue;}}
}

示例2：Linux下监控多个文件是否可读（伪代码）？

1.    fd_set tRFds;            //定义fd_set类型结构体的变量tRFdsFD_ZERO(&tRFds);		//结构体先清0int g_iMaxFd = -1;        //定义g_iMaxFd记录 最大句柄+1
2.比较要监控的各个文件的句柄，取出最大值再加1赋给g_iMaxFdif(Fd1 > Fd2){g_iMaxFd = Fd1+1;}else{g_iMaxFd = Fd2+1;}
3.FD_SET(Fd1, &tRFds);	//把Fd1、Fd2加入"读集合"之中FD_SET(Fd2, &tRFds);    //Fd1和Fd2为两个不同的文件句柄...
4.iRet = select(g_iMaxFd, &tRFds, NULL, NULL, NULL);if (iRet > 0)			//返回正数说明有数据可读了{if (FD_ISSET(Fd1, &tRFds))        //是文件1可读{Fd1_read(...);}else if(FD_ISSET(Fd2, &tRFds))      //是文件2可读{    Fd2_read(...);  }	...}

本文主要参考：select函数的使用_mayue_web的博客-CSDN博客_select函数用法

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