https://blog.csdn.net/lianghe_work/article/details/46506143

一、I/O復用概述

I/O復用概念：

解決進程或線程阻塞到某個 I/O 系統調用而出現的技術，使進程不阻塞于某個特定的 I/O 系統調

I/O復用使用的場合：

1.當客戶處理多個描述符（通常是交互式輸入、網絡套接字）時，必須使用I/O復用。

2.tcp服務器既要處理監聽套接字，又要處理已連接套接字，一般要使用I/O復用。

3.如果一個服務器既要處理tcp又要處理udp，一般要使用I/O復用。

4.如果一個服務器要處理多個服務或多個服務時，一般要使用I/O復用。

I/O復用常用函數：

select、poll

二、select()函數

select函數介紹：

int select(int?maxfd, fd_set *readset,?fd_set *writeset, fd_set *exceptset,?const struct timeval *timeout);
功能：輪詢掃描多個描述符中的任一描述符是否發生響應，或經過一段時間后喚醒參數：

參數	名稱	說明
maxfd	指定要檢測的描述符的范圍	所檢測描述符最大值+1
readset	可讀描述符集	監測該集合中的任意描述符是否有數據可讀
writeset	可寫描述符集	監測該集合中的任意描述符是否有數據可寫
exceptset	異常描述符集	監測該集合中的任意描述符是否發生異常
timeout	超時時間	超過規定時間后喚醒

返回值：

0：超時

-1：出錯

>0：準備好的文件描述符數量

頭文件：

#include <sys/select.h>

#include <sys/time.h>

超時時間：

//該結構體表示等待超時的時間

struct timeval{

long tv_sec;//秒

long tv_usec;//微秒

};

//比如等待10.2秒

struct timeval timeout;

timeoout.tv_sec = 10;

timeoout.tv_usec = 200000;

//將select函數的timeout參數設置為NULL則永遠等待

描述符集合的操作：

select()函數能對多個文件描述符進行監測，如果一個參數對應一個描述符，那么select函數的4個參數最多能監測4個文件描述，那他如何實現對多個文件描述符的監測的呢？

大家想一想文件描述符基本具有3種特性（讀、寫、異常），如果我們統一將監測可讀的描述符放入可讀集合（readset），監測可寫的描述符放入可寫集合（writeset），監測異常的描述符放入異常集合（exceptset）。然后將這3個集合傳給select函數，是不是就可監測多個描述符呢.

如何將某個描述符加入到特定的集合中呢？這時就需要了解下面的集合操作函數

/初始化描述符集

void FD_ZERO(fd_set *fdset);

//將一個描述符添加到描述符集

void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);

//將一個描述符從描述符集中刪除

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);

//檢測指定的描述符是否有事件發生

int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);

select()函數整體使用框架：

例子：檢測 0、4、5 描述符是否準備好讀

while(1)

{

fd_set rset;//創建一個描述符集rset

FD_ZERO(&rset);//對描述符集rset清零

FD_SET(0, &rset);//將描述符0加入到描述符集rset中

FD_SET(4, &rset);//將描述符4加入到描述符集rset中

FD_SET(5, &rset);//將描述符5加入到描述符集rset中

if(select(5+1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)

{

if(FD_ISSET(0, &rset))

{

//描述符0可讀及相應的處理代碼

}

if(FD_ISSET(4, &rset))

{

//描述符4可讀及相應的處理代碼

}

if(FD_ISSET(5, &rset))

{

//描述符5可讀及相應的處理代碼

}

}

}

三、select函數的應用對比

我們通過udp同時收發的例子來說明select的妙處。

對于udp同時收發立馬想到的是一個線程收、另一個線程發，下面的代碼就是通過多線程來實現

#include <string.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/select.h>

#include <sys/time.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <pthread.h>

//接收線程：負責接收消息并顯示

void *recv_thread(void* arg)

{

int udpfd = (int)arg;

struct sockaddr_in addr;

socklen_t addrlen = sizeof(addr);

bzero(&addr,sizeof(addr));

while(1)

{

char buf[200] = "";

char ipbuf[16] = "";

recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);

printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);

write(1,"UdpQQ:",6);

}

return NULL;

}

int main(int argc,char *argv[])

{

char buf[100] = "";

int udpfd = 0;

pthread_t tid;

struct sockaddr_in addr;

struct sockaddr_in cliaddr;

//對套接字地址進行初始化

bzero(&addr,sizeof(addr));

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(8000);

addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

bzero(&cliaddr,sizeof(cliaddr));

cliaddr.sin_family = AF_INET;

cliaddr.sin_port = htons(8000);

//創建套接口

if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)

{

perror("socket error");

exit(-1);

}

//設置端口

if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)

{

perror("bind error");

close(udpfd);

exit(-1);

}

printf("input: \"sayto 192.168.221.X\" to sendmsg to somebody\n");

//創建接收線程

pthread_create(&tid, NULL, recv_thread, (void*)udpfd); //創建線程

printf("\033[32m"); //設置字體顏色

fflush(stdout);

while(1)

{

//主線程負責發送消息

write(1,"UdpQQ:",6);//1 表示標準輸出

fgets(buf, sizeof(buf), stdin); //等待輸入

buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; //確保輸入的最后一位是'\0'

if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)

{

char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";

inet_pton(AF_INET, buf+6, &cliaddr.sin_addr);//給addr套接字地址再賦值.

printf("\rconnect %s successful!\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));

continue;

}

else if(strncmp(buf, "exit",4) == 0)

{

close(udpfd);

exit(0);

}

sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));

}

return 0;

}

運行結果：

用select來完成上述同樣的功能：

#include <string.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/select.h>

#include <sys/time.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

int main(int argc,char *argv[])

{

int udpfd = 0;

struct sockaddr_in saddr;

struct sockaddr_in caddr;

bzero(&saddr,sizeof(saddr));

saddr.sin_family = AF_INET;

saddr.sin_port = htons(8000);

saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

bzero(&caddr,sizeof(caddr));

caddr.sin_family = AF_INET;

caddr.sin_port = htons(8000);

//創建套接字

if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)

{

perror("socket error");

exit(-1);

}

//套接字端口綁字

if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) != 0)

{

perror("bind error");

close(udpfd);

exit(-1);

}

printf("input: \"sayto 192.168.220.X\" to sendmsg to somebody\033[32m\n");

while(1)

{

char buf[100]="";

fd_set rset; //創建文件描述符的聚合變量

FD_ZERO(&rset); //文件描述符聚合變量清0

FD_SET(0, &rset);//將標準輸入添加到文件描述符聚合變量中

FD_SET(udpfd, &rset);//將udpfd添加到文件描述符聚合變量中

write(1,"UdpQQ:",6);

if(select(udpfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)

{

if(FD_ISSET(0, &rset))//測試0是否可讀寫

{

fgets(buf, sizeof(buf), stdin);

buf[strlen(buf) - 1] = '\0';

if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)

{

char ipbuf[16] = "";

inet_pton(AF_INET, buf+6, &caddr.sin_addr);//給addr套接字地址再賦值.

printf("\rsay to %s\n",inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));

continue;

}

else if(strcmp(buf, "exit")==0)

{

close(udpfd);

exit(0);

}

sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&caddr, sizeof(caddr));

}

if(FD_ISSET(udpfd, &rset))//測試udpfd是否可讀寫

{

struct sockaddr_in addr;

char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";

socklen_t addrlen = sizeof(addr);

bzero(&addr,sizeof(addr));

recvfrom(udpfd, buf, 100, 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);

printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);

}

}

}

return 0;

}

運行結果：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux网络编程——I/O复用之select详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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