TCP/IP编程之select函数详解
前述:
linux下的I/O复用模型目前很多都已经不用select函数了,而是用epoll,但是为什么还需要了解select编程呢,其实是从两个方面考虑的:一是为了通过select去理解epoll,而是非阻塞的connect函数也会用到select函数。
函数原型:
SELECT(2) Linux Programmer's Manual SELECT(2)NAMEselect, pselect, FD_CLR, FD_ISSET, FD_SET, FD_ZERO - synchronous I/OmultiplexingSYNOPSIS/* According to POSIX.1-2001 */#include <sys/select.h>/* According to earlier standards */#include <sys/time.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);void FD_CLR(int fd, fd_set *set);int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);void FD_SET(int fd, fd_set *set);void FD_ZERO(fd_set *set);
相关的函数比较多,先来说说select函数的参数:
(1) timeout:超时时间
struct timeval {
long tv_sec; //秒
long tv_usec; //微妙
}
这个参数有三种可能
a) 永久等待下去,将该参数设置为空指针
b) 等待固定一段时间,指针不为空且设置的秒或者毫秒值不为0,如果超时,select函数会返回0
c) 根本不等待,指针不为空且设置的秒或者毫秒值均为0
(2) 中间的三个参数readfds、writefds、exceptfds指定我们要让内核检测读、写和异常条件的描述符,如果我们对某一个的条件不感兴趣,就可以把它设置空指针。
目前支持的异常条件只有两个(下面的异常条件可以暂时不用理解):
a) 某个套接字的外带数据的到达
b) 某个已置为分组模式的伪终端等信息
select使用描述符集,通常是一个整数数组,其中每个整数中的每一位对应一个描述符。所以fd_set类型本质是其实是一个数组类型。
举个例子,以下代码用于定义一个fd_set类型的变量,然后设置需要让select检测的描述符1、4、5:
fd_set rset;
FD_ZERO(&rset); //初始化set,位的值为0
FD_SET(1, &rest); //设置,位的值为1
FD_SET(4, &rest);
FD_SET(5, &rest);
(3) nfds参数是指定待检测的描述符的个数,它的值是待检测的最大描述符加1,举个例子,需要检测的描述符为1、4、5、11,那么nfds的值就为12。
select函数返回值:
返回:若有就绪描述符则为其数目,若超时则为0,若出错则为-1
我们使用FD_ISSET宏来检测fd_set数据类型中的描述符,描述符集内任何与为就绪对应的位返回均清成0。为此,每次重新调用select函数时,我们都得再次把所有的描述符集内所关心的位置为1.
描述符就绪条件:
这里要注意的是,即使select返回套接字可读,也需要使用getsockopt检查是否有错误发生,因为如图示,有待处理的错误也是返回可读就绪。
最后,可以通过一个支持connect超时的函数来理解下select函数,或者查阅《unix网络编程》·卷1·第6章:I/O复用:
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h> int connect_nonb(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen, int nsec)
{ int flags, n, error; socklen_t len; fd_set rset, wset; struct timeval tval; /* 调用fcntl把套接字设置为非阻塞 */ flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0); fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); /* 发起非阻塞connect。期望的错误是EINPROGRESS,表示连接建立已经启动但是尚未完成 */ error = 0; if ( (n = connect(sockfd, addr, addrlen)) < 0) if (errno != EINPROGRESS) return(-1); /* 如果非阻塞connect返回0,那么连接已经建立。当服务器处于客户端所在主机时这种情况可能发生 */ if (n == 0) goto done; /* connect completed immediately */ /* 调用select等待套接字变为可读或可写,如果select返回0,那么表示超时 */ FD_ZERO(&rset); FD_SET(sockfd, &rset); wset = rset; tval.tv_sec = nsec; tval.tv_usec = 0; if ( (n = select(sockfd+1, &rset, &wset, NULL, nsec ? &tval : NULL)) == 0) { close(sockfd); /* timeout */ errno = ETIMEDOUT; return(-1); } /* 检查可读或可写条件,调用getsockopt取得套接字的待处理错误,如果建立成功,该值将为0 */ if (FD_ISSET(sockfd, &rset) || FD_ISSET(sockfd, &wset)) { len = sizeof(error); if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) < 0) return(-1); /* Solaris pending error */ } else { perror("select error: sockfd not set"); exit(1); } /* 恢复套接字的文件状态标志并返回 */
done: fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); /* restore file status flags */ if (error) { close(sockfd); /* just in case */ errno = error; return(-1); } return(0);
} int main()
{ // socket struct sockaddr_in servaddr; short port = 9999; int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("113.107.231.211"); servaddr.sin_port = htons(port); int timeout = 3; if (connect_nonb(sockfd, (sockaddr *) &servaddr, sizeof(sockaddr_in), 2) < 0) { perror("connect fail: "); return(-1); } printf("connect success!\n"); return 0;
}
参考:《unix网络编程》·卷1
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