116-poll 函数

Poll与Select详解

最新推荐文章于 2021-11-19 14:24:38 发布

--Allen--

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分类专栏： linux 编程学习笔记 Linux 环境编程修炼指南-外功心法文章标签： poll select

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poll 完成的功能和 select 几乎是一模一样的，所以在你学会了 select 后，你发现学 poll 会非常容易。在英文中 poll 表示“投票”的意思，这非常形象，有事件发生的描述符，就为其投票。

1. poll 原型

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

有几个参数类型可能我们不认识，实际上 poll 函数的第一个参数是一个类型为 struct pollfd 的数组，第二个参数 nfds （一般是个无符号的整型）是这个数组的大小，第三个参数就是超时时间了。接下来一个一个说明。

1.1 struct pollfd 类型

struct pollfd {
  int   fd;         /* 文件描述符 */
  short events;     /* 监听的事件，比如可读事件，可写事件 */
  short revents;    /* poll 函数的返回结果，是可读还是可写 */
};

和 select 不同的是，poll 函数没有将可读事件、可写事件描述符单独放进两个不同的集合，而是分配了一个结构体，一次性进行监听。

成员 fd 表示要监听哪个描述符，如果该值是负数，poll 函数会忽略掉它。

对 events 来说，它使用 bit 位来保存你要监听什么事件，通常用“位或”操作为其赋值，在 linux 中，events 有下面的可选值：

POLLIN: 监听是描述符是否可读，相当于 select 中的读集合参数。
POLLPRI：监听是否有紧急数据可读（比如 TCP 套接字上的 out-of-band(OOB) 数据，这种我们还没学，所以不考虑监听它了）
POLLOUT：监听是描述符是否可写。
POLLRDHUP：这种事件只有 Linux 2.6.17 内核后才支持，它监听流式套接字对端是否关闭右半关闭，因为我们还没学套接字，所以这种的也先不考虑了。

如果有监听的事件到来，它会将事件类型保存到 revents 成员中，比如监听到了有数据可读，则 revents 的 bit 位中会保存 POLLIN。如果监听到了有数据可写，那 revents 的 bit 位中会保存 POLLOUT。

还有一些事件，即使你不主动监听它也会发生，并保存到 revents 中，这些事件一般都是异常事件：

POLLERR：这种情况极少见，很抱歉后面的实验没演示。一般是硬件上的问题吧，可以参考这个帖子传送门。
POLLHUP：对端挂断，比如对于有名管道，其中一端关闭了。
POLLNVAL：使用了未打开的描述符

1.2 timeout 参数

timeout = -1，表示永远等待，直到有事件发生。
timeout = 0，不等待，立即返回。
timeout > 0，等待 timeout 毫秒。

2. poll 与 select

这两个函数所做的事件是一样的，但是它们也有区别：

select 使用 fd_set 来存放描述符，poll 使用结构体数组。
select 能够一次监听的描述符数量是受 fd_set 集合的限制的，通常这个集合最多只能放 1024 个描述符。而 poll 一次能够监听的描述符个数是根据数组大小来决定的，这要看 nfds_t 被定义成什么类型了，如果是 unsigned long，4 字节宽度的情况下，poll 能监听 $2^{32} - 1$ 个描述符。

3. 实验

程序 poll.c 只是对前面的 select.c 做了一点点修改，将 select 替换成了 poll 函数。另外，为了能演示异常事件，程序使用了一个未打开的描述符 fd3。

writepipe 函数做了一点点小小的修改，就是输入字母 ‘q’ 的时候会主动 close 掉管道描述符，同时退出。

poll 函数同样会被信号打断，所有

3.1 代码

// poll.c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <poll.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>

#define PERR(msg) do { perror(msg); exit(1); } while(0);

void handler(int sig) {
  if (sig == SIGINT) {
    puts("hello SIGINT");
  }
}

int process(char* prompt, int fd) {
  int n;
  char buf[64];
  char line[64];
  n = read(fd, buf, 64);
  if (n < 0) {
    // error
    PERR("read");
  }
  else if (n == 0) {
    // peer close
    sprintf(line, "%s closed\n", prompt);
    puts(line);
    return 0;
  }
  else if (n > 0) {
    buf[n] = 0;
    sprintf(line, "%s say: %s", prompt, buf);
    puts(line);
  }
  return n;
}

int main () {
  int i, n, res;
  char buf[64];

  struct pollfd fds[4];

  if (SIG_ERR == signal(SIGINT, handler)) {
    PERR("signal");
  }

  int fd0 = STDIN_FILENO;
  int fd1 = open("a.fifo", O_RDONLY);
  printf("open pipe: fd = %d\n", fd1);
  int fd2 = open("b.fifo", O_RDONLY);
  printf("open pipe: fd = %d\n", fd2);
  int fd3 = 100;

  fds[0].fd = fd0;
  fds[1].fd = fd1;
  fds[2].fd = fd2;
  fds[3].fd = fd3;

  for (i = 0; i < 4; ++i) {
    fds[i].events = POLL_IN;
  }


  while(1) {
    res = poll(fds, 4, -1);

    if (res < 0) {
      // error
      if (errno == EINTR) {
        perror("poll");
        continue;
      }
      PERR("poll");
    }
    else if (res == 0) {
      // timeout
      continue;
    }

    for (i = 0; i < 4; ++i) {
      if (fds[i].revents & POLLIN) {
        sprintf(buf, "fd%d", i);
        n = process(buf, fds[i].fd);
        if (n == 0) fds[i].fd = -1;
      }
      if (fds[i].revents & POLLERR) {
        printf("fd%d Error\n", i);
        fds[i].fd = -1;
      }
      if (fds[i].revents & POLLHUP) {
        printf("fd%d Hang up\n", i);
        fds[i].fd = -1;
      if (fds[i].revents & POLLNVAL) {
        printf("fd%d Invalid request\n", i);
        fds[i].fd = -1;
      }
    }
  }
}