- 初识select
系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型。
select系统调用是用来让我们的程序监听多个文件描述符的状态变化的。程序会停在select这里等待，直到被监视的文件描述符有一个或多个发生了状态改变。
- select函数原型
- 参数解释：
参数nfds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。
参数timeout为结构timeval，用来设置select( )的等待时间。
- 参数timeout的取值：
NULL：表示select( )没有timeout，select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件；
0：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；
特定的时间值：如果在指定的时间段里没有事件发生，select将超时返回。
- 关于fd_set结构：
fd_set表示文件描述符集，它和信号集一样，不能直接进行位操作，必须使用相关接口。
fd_set本质上是一张位图。比特位的位置决定了文件描述符的编号，比特位的内容决定了是否关心该文件描述符上的读/写/异常事件。所以具体是什么事件，完全由参数位置决定。
下面提供了一组操作fd_set的接口，来比较方便的操作位图：
- 关于timeval结构：
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。
- 函数返回值：
执行成功则返回文件描述词状态已改变的总个数；
若返回0则代表在描述符词状态改变前已超过timeout时间，没有返回；
当有错误发生时，则返回-1。
- 理解select执行过程
理解select模型的关键在于理解fd_set，为了方便说明，我们取fd_set的长度为1字节，fd_set中的每一个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；FDZERO(&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（将第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。
那么除了1,2，5位，其他位是否可能为1呢？答案是否定的，因为我们已经告诉了操作系统，我们只关心1,2,5上发生的事件。当告诉操作系统关心哪些文件描述符，操作系统就只会返回你所想关心的文件描述符上对应事件发生的情况。
- select的优点
一次可以等待多个套接字，性能高。
- select的缺点
（1）每次调用select，都要手动设置fd集合，从接口使用角度来说非常不便；
（2）每次调用select，都需要将fd集合从用户态拷贝至内核态，开销大；
（3）每次调用select，都需要在内核遍历传递进来的所有fd，开销大；
（4）select所能关心的文件描述符个数是有上限的。
- 使用select编写网络服务器
server.c：
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<sys/select.h>
#define MAX_FD sizeof(fd_set)*8
#define INIT -1
static void array_init(int fd_array[],int num){
int i = 0;
for(;i < num;i++)
fd_array[i] = INIT;
return;
}
static int array_add(int fd_array[],int num,int fd){
int i = 0;
for(;i < num;i++){
if(fd_array[i] == INIT){
fd_array[i] = fd;
return 0;
}
}
return -1;
}
static void array_del(int fd_array[],int num,int index){
if(index < num && index > 0)
fd_array[index] = INIT;
}
int set_rfds(int fd_array[],int num,fd_set* rfds){
int i = 0;
int max_fd = INIT;
printf("select:");
for(i = 0;i < num;i++){
if(fd_array[i] > INIT){
printf("%d",fd_array[i]);
FD_SET(fd_array[i],rfds);
if(max_fd < fd_array[i])
max_fd = fd_array[i];
}
}
printf("\n");
}
int service(int fd_array[],int num,fd_set* rfds){
int i = 0;
for(;i < num;i++){
if(fd_array[i] > INIT && FD_ISSET(fd_array[i],rfds)){
int fd = fd_array[i];
if(i == 0){//listen_sock
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
int new_sock = accept(fd,(struct sockaddr*)&client,&len);
if(new_sock < 0){
perror("accept");
continue;
}
printf("get a new client,[%s:%d]\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
if(array_add(fd_array,num,new_sock) < 0){
printf("server is busy!\n");
close(new_sock);
}
}
else{
char buf[1024] = {0};
ssize_t s = read(fd,buf,sizeof(buf)-1);
if(s > 0){
buf[s] = 0;
printf("client> %s\n",buf);
}
else if(s == 0){
close(fd);
printf("client quit\n");
array_del(fd_array,num,i);
}
else{
perror("read");
close(fd);
array_del(fd_array,num,i);
}
}
}
}
}
int startup(int port){
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock < 0){
perror("socket");
exit(2);
}
int opt = 1;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));
struct sockaddr_in local;
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(port);
local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local)) < 0){
perror("bind");
exit(3);
}
if(listen(sock,5) < 0){
perror("listen");
exit(4);
}
return sock;
}
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc != 2){
printf("Usage:%s [port]\n",argv[0]);
return 1;
}
int listen_sock = startup(atoi(argv[1]));
int fd_array[MAX_FD];
array_init(fd_array,MAX_FD);
array_add(fd_array,MAX_FD,listen_sock);
fd_set rfds;
int max_fd = 0;
for(;;){
struct timeval timeout = {5,0};
FD_ZERO(&rfds);
max_fd = set_rfds(fd_array,MAX_FD,&rfds);
switch(select(max_fd+1,&rfds,NULL,NULL,NULL)){
case 0:
printf("select timeout!\n");
break;
case -1:
perror("select");
break;
default:
service(fd_array,MAX_FD,&rfds);
break;
}
}
}
client.c：
#include <stdio.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MAX 128
int main(int argc,char* argv[]){
if(argc != 3){
printf("Usage:%s [ip] [port]\n",argv[0]);
return 1;
}
int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sock < 0){
printf("socket error!\n");
return 2;
}
struct sockaddr_in server;
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
if(connect(sock,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server)) < 0){
printf("connect error!\n");
return 3;
}
char buf[MAX];
while(1){
printf("please Enter# ");
fflush(stdout);
read(0,buf,sizeof(buf)-1);
/*if(s > 0){
buf[s-1] = 0;
if(strcmp("quit",buf) == 0){
printf("client quit!\n");
break;
}*/
ssize_t write_size = write(sock,buf,strlen(buf));
if(write_size < 0){
perror("write");
continue;
}
ssize_t s = read(sock,buf,sizeof(buf)-1);
if(s < 0){
perror("read");
continue;
}
if(s == 0){
printf("server close!\n");
break;
}
buf[s] = 0;
printf("server Echo# %s\n",buf);
}
close(sock);
return 0;
}