poll函数

      使用select函数可以处理socket多连接的问题(select的用法参见:http://blog.youkuaiyun.com/zhandoushi1982/article/details/5070107),使用POLL也可以实现同样的功能,且调用方式更加简单。原型是:

[cpp]  view plain  copy
  1. struct pollfd {  
  2.  int fd;        //文件描述符  
  3.  short events;  //要求查询的事件掩码  
  4.  short revents; //返回的事件掩码  
  5. };  
  6. int poll(struct pollfd *ufds, unsigned int nfds, int timeout);  

         poll函数使用pollfd类型的结构来监控一组文件句柄,ufds是要监控的文件句柄集合,nfds是监控的文件句柄数量,timeout是等待的毫秒数,这段时间内无论I/O是否准备好,poll都会返回。timeout为负数表示无线等待,timeout为0表示调用后立即返回。执行结果:为0表示超时前没有任何事件发生;-1表示失败;成功则返回结构体中revents不为0的文件描述符个数。pollfd结构监控的事件类型如下:

[cpp]  view plain  copy
  1. #define POLLIN 0x0001  
  2. #define POLLPRI 0x0002  
  3. #define POLLOUT 0x0004  
  4. #define POLLERR 0x0008  
  5. #define POLLHUP 0x0010  
  6. #define POLLNVAL 0x0020  
  7.   
  8. #define POLLRDNORM 0x0040  
  9. #define POLLRDBAND 0x0080  
  10. #define POLLWRNORM 0x0100  
  11. #define POLLWRBAND 0x0200  
  12. #define POLLMSG 0x0400  
  13. #define POLLREMOVE 0x1000  
  14. #define POLLRDHUP 0x2000  

POLLIN:                有普通数据或者优先数据可读
POLLRDNORM:    有普通数据可读
POLLRDBAND:    有优先数据可读
POLLPRI:              有紧急数据可读
POLLOUT:            有普通数据可写
POLLWRNORM:   有普通数据可写
POLLWRBAND:    有紧急数据可写
POLLERR:            有错误发生
POLLHUP:            有描述符挂起事件发生
POLLNVAL:          描述符非法
      


     如上是events事件掩码的值域,POLLIN|POLLPRI类似于select的读事件,POLLOUT|POLLWRBAND类似于select的写事件。当events属性为POLLIN|POLLOUT,表示监控是否可读或可写。在poll返回时,即可通过检查revents变量对应的标志位与events是否相同,比如revents中POLLIN事件标志位被设置,则表示文件描述符可以被读取。代码段示例:

[cpp]  view plain  copy
  1. int sockfd;             //套接字句柄  
  2. struct pollfd pollfds;  
  3. int timeout;  
  4.   
  5. timeout = 5000;  
  6. pollfds.fd = sockfd;                //设置监控sockfd  
  7. pollfds.events = POLLIN|POLLPRI;            //设置监控的事件  
  8.   
  9. for(;;){  
  10.     switch(poll(&pollfds,1,timeout)){       //开始监控  
  11.     case -1:                    //函数调用出错  
  12.         printf("poll error \r\n");  
  13.     break;  
  14.     case 0:  
  15.         printf("time out \r\n");  
  16.     break;  
  17.     default:                    //得到数据返回  
  18.         printf("sockfd have some event \r\n");  
  19.         printf("event value is 0x%x",pollfds.revents);  
  20.     break;  
  21.     }  
  22.   
### poll 函数的使用说明与实现细节 #### 1. `poll` 的基本概念 `poll` 是一种用于多路复用 I/O 操作的机制,类似于 `select`,但它通过数组来管理文件描述符集合,因此在处理大量文件描述符时性能更优。它的主要功能是监控一组文件描述符的状态变化,并通知应用程序何时可以执行非阻塞式的读取或写入操作。 #### 2. 函数原型 以下是 `poll` 的标准 POSIX 定义[^4]: ```c #include <poll.h> int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout); ``` - **参数解释** - `fds[]`: 这是一个指向 `struct pollfd` 类型数组的指针,其中每个元素表示一个要被监控的文件描述符及其感兴趣的事件。 ```c struct pollfd { int fd; // 被监控的文件描述符 short events; // 应用程序希望监听的事件掩码 short revents; // 返回的实际发生的事件掩码 }; ``` - `nfds`: 表示上述数组中有效项的数量。 - `timeout`: 设置超时时间(单位为毫秒)。如果设置为 `-1`,则无限期等待;如果是 `0`,则立即返回而不阻塞。 - **返回值** - 成功时返回已准备好的文件描述符数量。 - 如果超时,则返回 `0`。 - 发生错误时返回 `-1` 并设置相应的 `errno` 值。 #### 3. 实现细节 `poll` 的核心在于其内部维护了一个等待队列,该队列为每一个注册到 `poll` 中的文件描述符分配了一组回调函数。这些回调会在特定条件下触发并唤醒正在休眠的进程。例如,在设备驱动开发中可以看到类似的结构定义[^2]: ```c struct joydev { ... wait_queue_head_t wait; /* 设备的 poll/select 等待队列头 */ ... }; ``` 这里展示了如何利用内核中的等待队列支持异步事件的通知机制。 另外需要注意的是,虽然用户空间 API 提供了统一接口给开发者调用,但在底层实现上可能依赖于不同的操作系统特性以及硬件抽象层的支持。对于 TCP/IP 协议栈而言,发送消息的操作也可能涉及复杂的缓冲区管理和状态机转换逻辑[^3]。 #### 4. 示例代码 下面给出一段简单的 C 语言例子展示如何使用 `poll` 来同时监测两个套接字连接上的活动情况: ```c #define MAX_EVENTS 2 int main(void) { struct pollfd fds[MAX_EVENTS]; int ret; fds[0].fd = socket_fd_1; fds[0].events = POLLIN | POLLPRI; // 关心普通数据到达或者紧急数据到来的情况 fds[1].fd = socket_fd_2; fds[1].events = POLLOUT; // 只关心能否写出数据 ret = poll(fds, MAX_EVENTS, TIMEOUT_MS); if (ret == -1) { perror("Poll failed"); return EXIT_FAILURE; } printf("%d file descriptors ready.\n", ret); if ((fds[0].revents & POLLERR)) handle_error_condition(); if ((fds[0].revents & POLLHUP)) handle_hangup_condition(); return EXIT_SUCCESS; } ``` 此片段演示了怎样配置不同类型的事件兴趣并通过轮询方式获取结果反馈。 ---
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