linux网络编程：select()函数以及FD_ZEROFD_SETFD_CLRFD_ISSET（转）

Posted 2020-07-24 怪盗dark

从别人的博客中转载过来了这一篇文章，经过重新编辑排版之后展现于此，做一个知识点保存与学习。

select函数用于在非阻塞中，当一个套接字或一组套接字有信号时通知你，系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型，原型：

int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);

 

所在的头文件为：#include <sys/time.h> 和#include <unistd.h>

 

  先对函数中的参数做一个简单的介绍。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，这是什么的名字，我们先来看看这个所具有的含义吧。这是一组文件描述字(fd)的集合，它用一位来表示一个fd，等等，文件描述字，熟悉吧，之前都把这个当做一个文件的路径保存的地方了，也就是当做是一个文件的标志哦，现不在做猜想了，看看下文是怎么介绍的吧。

 

    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。

 

    现在,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。

 

    好了在研究了一番关于fd_set的信息之后，再回到对select函数的理解上来吧。

 

  功能：测试指定的fd可读？可写？有异常条件待处理？
  readset  用来检查可读性的一组文件描述字。
  writeset 用来检查可写性的一组文件描述字。
  exceptset用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注：不包括错误)
  timeout  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。

 

  对于select函数的功能简单的说就是对文件fd做一个测试。测试结果有三种可能：
    1.timeout=NULL（阻塞：select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件）
    2.timeout所指向的结构设为非零时间（等待固定时间：如果在指定的时间段里有事件发生或者时间耗尽，函数均返回）
    3.timeout所指向的结构，时间设为0（非阻塞：仅检测描述符集合的状态，然后立即返回，并不等待外部事件的发生）

 

 

 

    返回值：返回对应位仍然为1的fd的总数。注意啦：只有那些可读，可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1。否则为0哦。举个例子，比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞,如果数据一直不来,你的线程就要阻塞很久.这样显然不好。所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了) 。
步骤如下——
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是否出错没有写
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0000,0000。
   （2）若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)

 

   （3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011
   （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;
}

原文出处：http://blog.sina.com.cn/s/blog_a43aa27401015kt9.html