【Linux C | I/O模型】IO复用 | select、pselect函数详解(看完就会用了)

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🤣本文内容🤣：🍭介绍select函数 🍭

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⏰发布时间⏰：2024-02-01 17:19:49

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目录

• 🎄一、概述
• 🎄二、select 函数介绍
• 🎄三、select 函数使用步骤
• 🎄四、select 函数使用例子
• 🎄五、pselect 函数及例子
• 🎄六、总结

  ---

  

  
  （图片来源网络，侵删）

  🎄一、概述

  在Unix / Linux系统中，有五种IO模型：阻塞I/O模型、非阻塞I/O模型、复用式I/O模型、信号驱动式I/O模型、异步I/O模型。其中，复用式I/O模型的实现方式之一就是使用select函数来阻塞等待内核准备好数据，等数据准备好了之后，再通知应用层的进程调用IO操作函数来获取数据。

  

  下面将介绍select函数以及select函数的使用方法。

  ---

  

  🎄二、select 函数介绍

  select 函数原型：

  #include 
  #include 
  int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
                    fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
  

  select允许调用进程监视多个文件描述符，等待一个或多个文件描述符的I/O操作(读、写、异常)准备就绪。准备就绪是指该描述符执行相应的I/O操作(读、写、异常)不会等待(阻塞)了，可以直接返回。

  
  （图片来源网络，侵删）

  参数说明：

  • nfds：填一个描述符数值，该数值等于三个集合(readfds、writefds、exceptfds)中最大文件描述符加1。

    例如：readfds、writefds、exceptfds中最大的描述符是58，则nfsd就填59。

  • readfds：传入传出参数，要监视的进行读取操作的描述符集合；
  • writefds：传入传出参数，要监视的进行写取操作的描述符集合；
  • exceptfds：传入传出参数，要监视的可能出现异常的描述符集合；
  • timeout：该参数指定select函数应阻止等待文件描述符准备就绪的时间间隔。这个参数有三种可能：
    • 1、timeout设置为NULL：一直阻塞等待，直到有描述符准备就绪；
    • 2、timeout设置一定的时间：阻塞等待timeout设置的时间，期间有描述符准备就绪就返回，没有就等到时间结束返回。
    • 3、timeout设置的时间为0：不等待，检查描述符后直接返回。

      返回值：成功返回已准备就绪的描述符数，且对应的描述符集会返回已准备就绪的描述符；超时返回0；失败返回-1。

      ---

      

      🎄三、select 函数使用步骤

      select函数的使用步骤主要分成4步，前3步是为了调用函数，第4步是检查我们刚兴趣的描述符是否准备就绪：

      • 1、添加感兴趣的描述符到对应的描述符集；

        这个主要针对select函数中间的三个参数，它们都是fd_set类型的，可以使用下面4个宏来操作该类型：

        void FD_CLR(int fd, fd_set *set);	// 从描述符集删除 fd
        int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);	// 检查描述符集是否包含了 fd
        void FD_SET(int fd, fd_set *set);	// 设置 fd 到描述符集
        void FD_ZERO(fd_set *set);			// 清空描述符集
        

      • 2、计算出所添加的所有描述符中最大的描述符，把该描述符加1，设置到select函数的第一个参数；

      • 3、根据需求设置等待时长。

        struct timeval {
           time_t      tv_sec;     // seconds
           suseconds_t tv_usec;    // microseconds-微秒
        };
        

      • 4、函数成功返回后，如果有准备就像的描述符，会从设置的描述符集中返回。可以调用宏FD_ISSET来检查哪个描述符准备就像。

        ---

        

        🎄四、select 函数使用例子

        下面使用TCP套接字来演示select的使用例子，如果要执行的话，分别保存服务端、客户端代码为select_tcpSer.c、select_tcpCli.c，然后执行下面代码编译：

        gcc select_tcpSer.c -o ser 
        gcc select_tcpCli.c -o cli
        

        然后先在一个命令行窗口运行服务端./ser，再重新打开一个命令行窗口运行客户端./cli。下面是服务端的运行结果：

        

        ---

        TCP服务端代码如下：使用select阻塞等待可读描述符返回。

        #include 
        #include 
        #include 
        #include 
        #include 
        #include 
        #include 
        int select_wait(int listenFd, int connFd[10], int connNum)
        {
        	// 1、添加感兴趣的描述符到可读描述符集
        	fd_set read_set;
        	FD_ZERO(&read_set);
        	FD_SET(listenFd, &read_set);
        	int i = 0;
        	for(i=0; i
        		FD_SET(connFd[i], &read_set);
        	}
        	
        	// 2、计算出最大描述符
        	int maxFd = listenFd;
        	for(i=0; i
        		if(connFd[i]maxFd)
        			maxFd = connFd[i];
        	}
        	maxFd++;
        	
        	// 3、设置等待时长2分钟
        	struct timeval timeout;
        	timeout.tv_sec = 2*60;
        	timeout.tv_usec= 0;
        	
        	int ret = select(maxFd, &read_set, NULL, NULL, &timeout);// 阻塞等待
        	if(ret  0)// 即使有多个fd可读，我们也只返回一个描述符，其他的下次处理
        	{
        		printf("success, Number of descriptors returned is %d\n", ret);
        		if(FD_ISSET(listenFd, &read_set))
        		{
        			return listenFd;
        		}
        		
        		for(i=0; i
        			if(FD_ISSET(connFd[i], &read_set))
        			{
        				return connFd[i];
        			}
        		}
        	}
        	else if(ret == 0)
        	{
        		printf("select timeout\n");
        	}
        	return -1;
        }
        int del_connfd(int connFds[10], int connNum, int delFd) // 从connFds数组中删除delFd
        {
        	int tmpFds[10]={0,};
        	int i = 0, index = 0;;
        	memcpy(tmpFds, connFds, connNum*sizeof(connFds[0]));
        	for(i=0; i
        		if(tmpFds[i] != delFd)
        		{
        			connFds[index++] = tmpFds[i];
        		}
        	}
        	return index;
        }
        int main()
        {
        	// 1、创建TCP套接字socket
        	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        	if(sockfd
        		perror("socket error" );
        		return -1;
        	}
        	
        	// 2、准备服务端ip和端口
        	struct sockaddr_in servaddr;
        	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
        	servaddr.sin_family = AF_INET;
        	servaddr.sin_port = htons (10086);
        	servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 指定ip地址为 INADDR_ANY，这样要是服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任一网络接口上接受客户端的连接
        	
        	// 3、绑定 bind
        	if (bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr))