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  • C函数篇(select函数)

    Select在Socket编程中还是比较重要的,可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序,他们只是习惯写诸如 connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等 待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回)。可是使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non- block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相 同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,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。

    Select的函数格式:

    int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval*timeout);

    先说明两个结构体:

    第一,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* )。

    第二,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,另一个是毫秒数。

    具体解释select的参数:
    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中这个参数的值无所谓,可以设置不正确。

    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。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的读变化。

    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。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的写变化。

    fd_set * errorfds同上面两个参数的意图,用来监视文件错误异常。

    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:返回状态发生变化的描述符总数。
    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

    select举例:

    ①读取键盘输入值,超时间隔2.5秒,输出用户输入的字符个数。

     1     #include <sys/types.h>   
     2     #include <sys/time.h>   
     3     #include <stdio.h>   
     4     #include <fcntl.h>   
     5     #include <sys/ioctl.h>   
     6     #include <unistd.h>   
     7       
     8     int main()   
     9     {   
    10         char buffer[128];   
    11         int result, nread;   
    12         fd_set inputs, testfds;   
    13         struct timeval timeout;   
    14         FD_ZERO(&inputs);//用select函数之前先把集合清零    
    15          FD_SET(0,&inputs);//把要检测的句柄——标准输入(0),加入到集合里。  
    16          while(1)   
    17         {   
    18            testfds = inputs;   
    19            timeout.tv_sec = 2;   
    20            timeout.tv_usec = 500000;   
    21            result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0, (fd_set *)0, &timeout);   
    22            switch(result)   
    23            {   
    24            case 0:   
    25                printf("timeout/n");   
    26                break;  
    27            case -1:   
    28                perror("select");   
    29                exit(1);   
    30            default:   
    31                if(FD_ISSET(0,&testfds))   
    32                {   
    33                    ioctl(0,FIONREAD,&nread);//取得从键盘输入字符的个数,包括回车。   
    34                    if(nread == 0)   
    35                    {   
    36                       printf("keyboard done/n");   
    37                       exit(0);   
    38                    }   
    39                    nread = read(0,buffer,nread);   
    40                    buffer[nread] = 0;   
    41                    printf("read %d from keyboard: %s", nread, buffer);   
    42              }   
    43              break;   
    44           }   
    45        }   
    46        return 0;  
    47     }  

    ②利用select而不是fork来解决socket中的多客户问题。

    服务器端:

     1     #include <sys/types.h>   
     2     #include <sys/socket.h>   
     3     #include <stdio.h>   
     4     #include <netinet/in.h>   
     5     #include <sys/time.h>   
     6     #include <sys/ioctl.h>   
     7     #include <unistd.h>   
     8       
     9     int main()   
    10     {   
    11         int server_sockfd, client_sockfd;   
    12         int server_len, client_len;   
    13         struct sockaddr_in server_address;   
    14         struct sockaddr_in client_address;   
    15         int result;   
    16         fd_set readfds, testfds;   
    17         server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立服务器端socket   
    18         server_address.sin_family = AF_INET;   
    19         server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);   
    20         server_address.sin_port = htons(9734);   
    21         server_len = sizeof(server_address);   
    22         bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);   
    23         listen(server_sockfd, 5);   
    24         FD_ZERO(&readfds);   
    25         FD_SET(server_sockfd, &readfds);//将服务器端socket加入到集合中  
    26         while(1)   
    27         {  
    28             char ch;                  
    29             int fd;   
    30             int nread;   
    31             testfds = readfds;   
    32             printf("server waiting/n");   
    33       
    34             /*无限期阻塞,并测试文件描述符变动 */  
    35             result = select(FD_SETSIZE, &testfds, (fd_set *)0,(fd_set *)0, (struct timeval *) 0);   
    36             if(result < 1)   
    37             {   
    38                 perror("server5");   
    39                 exit(1);   
    40             }   
    41       
    42             /*扫描所有的文件描述符*/  
    43             for(fd = 0; fd < FD_SETSIZE; fd++)   
    44             {  
    45                 /*找到相关文件描述符*/  
    46                 if(FD_ISSET(fd,&testfds))   
    47                 {   
    48                             /*判断是否为服务器套接字,是则表示为客户请求连接。*/  
    49                     if(fd == server_sockfd)   
    50                     {   
    51                         client_len = sizeof(client_address);   
    52                         client_sockfd = accept(server_sockfd,   
    53                         (struct sockaddr *)&client_address, &client_len);   
    54                         FD_SET(client_sockfd, &readfds);//将客户端socket加入到集合中  
    55                         printf("adding client on fd %d/n", client_sockfd);   
    56                     }   
    57       
    58                     /*客户端socket中有数据请求时*/  
    59                     else   
    60                     {                                            
    61                         ioctl(fd, FIONREAD, &nread);//取得数据量交给nread  
    62                           
    63                         /*客户数据请求完毕,关闭套接字,从集合中清除相应描述符 */  
    64                         if(nread == 0)   
    65                         {   
    66                             close(fd);   
    67                             FD_CLR(fd, &readfds);   
    68                             printf("removing client on fd %d/n", fd);   
    69                         }   
    70       
    71                         /*处理客户数据请求*/  
    72                         else   
    73                         {   
    74                             read(fd, &ch, 1);   
    75                             sleep(5);   
    76                             printf("serving client on fd %d/n", fd);   
    77                             ch++;   
    78                             write(fd, &ch, 1);   
    79                         }   
    80                     }   
    81                 }   
    82             }   
    83         }   
    84     }  

    客户端:

     1     #include <sys/types.h>   
     2     #include <sys/socket.h>   
     3     #include <stdio.h>   
     4     #include <netinet/in.h>                                                                      
     5     #include <arpa/inet.h>   
     6     #include <unistd.h>   
     7       
     8     int main()   
     9     {   
    10         int client_sockfd;   
    11         int len;   
    12         struct sockaddr_in address;//服务器端网络地址结构体                                             
    13          int result;   
    14         char ch = 'A';   
    15         client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//建立客户端socket                                 
    16         address.sin_family = AF_INET;   
    17         address.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);               
    18         address.sin_port = 9734;   
    19         len = sizeof(address);   
    20         result = connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);   
    21         if(result == -1)   
    22         {   
    23              perror("oops: client2");   
    24              exit(1);   
    25         }   
    26         write(client_sockfd, &ch, 1);   
    27         read(client_sockfd, &ch, 1);   
    28         printf("char from server = %c/n", ch);   
    29         close(client_sockfd);   
    30         zexit(0);   
    31     }                       
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