I/O 复用之 poll 函数

    poll 函数提供的功能与 select 类似，不过在处理流设备时，它能提供额外的信息。

#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fdarray, unsigned long nfds, int timeout);
               /* 返回值：若有就绪描述符则为其数目，若超时则为 0，若出错则为 -1 */
struct pollfd{
    int    fd;            // descriptor to check
    short  events;        // events of interest on fd
    short  revents;       // events that occurred on fd
};

    其中参数 fdarray 数组中的每一个元素都是一个 pollfd 结构，用于指定测试某个给定描述符 fd 的条件。要测试的条件由 events 成员指定，函数在相应的 revents 成员中返回该描述符的状态。这两个成员中的每一个都由指定某个特定条件的一位或多位构成。下表列出了用于指定 events 标志以及测试 revents 标志的一些常值。

    该表被分为三个部分：第一部分是处理输入的四个常值，第二部分是处理输出的三个常值，第三部分是处理错误的三个常值。其中第三部分的三个常值不能在 events 中设置，但是当相应条件存在时就在 revents 中返回。
    poll 识别三类数据：普通、优先级带（priority band）和高优先级。
    就 TCP 和 UDP 套接字而言，以下条件会引起 poll 返回特定的 revents。
    （1）所有正规 TCP 数据和所有 UDP 数据都被认为是普通数据。
    （2）TCP 的带外数据被认为是优先级带数据。
    （3）当 TCP 连接的读半部关闭时（譬如收到了一个来自对端的 FIN），也被认为是普通数据，随后的读操作将返回 0。
    （4）TCP 连接存在错误既可以认为是普通数据，也可以认为是错误（POLLERR）。无论哪种情况，随后的读操作将返回 -1，并把 errno 设置成合适的值。这可以用于处理诸如接收到 RST 或发生超时等条件。
    （5）在监听套接字上有新的的连接可用既可以认为是普通数据，也可以认为是优先级数据。大多数实现视为普通数据。
    （6）非阻塞式 connect 的完成被认为是使相应套接字可写。
    结构数组中元素的个数是由参数 nfds 指定的。历史上该参数被定义为无符号长整型，Unix98 为该参数定义了名为 nfds_t 的新的数据类型。
    timeout 参数指定 poll 返回前至多等待多长时间，它是一个指定应等待毫秒数的正值。它的可能取值如下：
    （1）INFTIM：表示永远等待。POSIX 规范要求在头文件 <poll.h> 中定义 INFTIM，不过许多系统仍然把它定义在 <sys/stropts.h> 中。
    （2）0：立即返回，不阻塞进程。
    （3）> 0：等待指定数目的毫秒数。
    如果不关心某个特定描述符，那么可以把与它对应的 pollfd 结构的 fd 成员设置成一个负数。poll 函数将忽略这样的 pollfd 结构的 events 成员，返回时将它的 revents 成员的值置为 0。
    下面是使用 poll 函数实现的一个阻塞式的 TCP 回射服务器。它使用了一个 pollfd 结构的数组来维护客户信息，另外提供了一个 clients 数组来保存连接的客户端描述符，当其中的值为 -1 时表示所在项未使用。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <poll.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>

#ifndef INFTIM
#define INFTIM	-1
#endif

typedef struct sockaddr	SA;

#define PORT	49877
#define LISTENQ	5
#define	MAXLINE	1024

int main(void){
	struct sockaddr_in	servaddr;
	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(PORT);
	servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

	int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	bind(listenfd, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));
	listen(listenfd, LISTENQ);

	struct pollfd clients[FOPEN_MAX];
	clients[0].fd = listenfd;
	clients[0].events = POLLRDNORM;
	int i = 0;
	for(i=1; i<FOPEN_MAX; i++)
		clients[i].fd = -1;		// -1 indicates available entry
	int maxi = 0;				// max index into clients[] array
	char buf[MAXLINE];
	for(;;){
		int nready = poll(clients, maxi+1, INFTIM);
		if(clients[0].revents & POLLRDNORM){	// new client connection
			struct sockaddr_in cliaddr;
			socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);
			int clifd = accept(listenfd, (SA *)&cliaddr, &clilen);
			// Or: int clifd = accept(listenfd, NULL, NULL);
			for(i=1; i<FOPEN_MAX; i++){
				if(clients[i].fd == -1){
					clients[i].fd = clifd;		// save descriptor
					clients[i].events = POLLRDNORM;
					break;
				}
			}
			if(i == FOPEN_MAX){
				printf("too many clients\n");
				continue;
			}
			if(i > maxi)
				maxi = i;
			if(--nready <= 0)	// no more readable descriptors
				continue;
		}
		for(i=1; i<=maxi; i++){		// check all clients for data
			if(clients[i].fd == -1)
				continue;
			if(clients[i].revents & (POLLRDNORM | POLLERR)){
				ssize_t	n;
				if((n = read(clients[i].fd, buf, MAXLINE)) < 0){
					if(errno == ECONNRESET){ //connection reset by client
						close(clients[i].fd);
						clients[i].fd = -1;
					}else{
						printf("read error\n");
					}
				}else if(n == 0){	// connection closed by client
					close(clients[i].fd);
					clients[i].fd == -1;
				}else{
					write(clients[i].fd, buf, n);
				}
				if(--nready <= 0)	// no more readable descriptors
					break;
			}
		}
	}
	return 0;
}

    这里检查某个现有连接的返回事件包含 POLLERR 的原因在于：有些实现在一个连接上接收到 RST 时返回的是 POLLERR 事件，而其他的返回的只是 POLLRDNORM 事件。不论哪一种情绪，这里都调用 read。当有错误发生时，read 将返回这个错误。