C语言socket编程-select

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前言

在早期的Unix系统中，每个进程都有一个单独的I/O流，这种方式效率低下，因为每个I/O操作都需要等待数据的到来。为了提高效率，Unix引入了select函数，它可以同时监听多个文件描述符，随着网络通信的发展，select函数也被广泛应用于网络编程中，它可以同时监听多个网络连接，当其中任意一个连接有数据到来时，就可以进行相应的处理，从而实现高效的网络通信。

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一、简介

在socket编程中，select是一种多路复用 I/O 模型，它可以同时监视多个文件描述符的读写状态，当某个文件描述符就绪时，select会返回该文件描述符，从而实现异步 I/O。

二、select的工作原理

1.工作原理：

• 服务端初始化socket，绑定端口，监听端口
• 将sockfd和clientpool中有效的句柄添加到fdset中，调用select等待句柄就绪
• 客户端初始化socket，发送建链请求
• 服务端select中感知到sockfd已就绪，函数返回，调用accept与客户端完成建链，并生成connfd，再将connfd添加到clientpool中
• 客户端向服务端发送数据
• 服务端遍历clientpool，接收数据，并向客户端返回响应
• 客户端传输数据完成后断开连接
• 服务端收到断链事件后，将句柄从clientpool中移除
  

2.fd_set数据模型

• 假设fd_set长度为1字节（实际使用时根据操作系统而定），fd_set中每一位对应一个句柄fd，1字节长度的fd_set可以表示8个句柄
• 初始化fd_set set; FD_ZERO(&set)，set可以表示为0000 0000
• 若有fd = 1；执行FD_SET(fd, &set)后，set可以表示为0000 0010
• 若再加入fd = 3, fd = 5; 执行FD_SET后，set可以表示为0010 1010
• 执行select(sockFd, &set, NULL, NULL, NULL)后代码会阻塞在这里等待句柄就绪
• 若此时句柄1和句柄5都发生可读事件，则select函数返回，set此时为0010 0010。没有事件发生的句柄3被清空

三、常用函数及说明

void FD_ZERO(fd_set *set);  		// 初始化集合，使所有位都置为0
void FD_SET(int fd, fd_set *set);   // 将句柄fd添加到集合中
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);   // 从集合中删除句柄fd
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);  // 判断句柄fd是否在集合中

四、代码示例

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>

#define ERR 1
#define OK 0
#define ADDR "127.0.0.1"        // 本地IP
#define PORT 23                 // 本地端口
#define BACKLOG 1024            // 监听队列长度
#define MAX_SIZE 1024           // 接收数据缓冲区长度
#define CLIENT_NUM 10           // 可以同时连接的客户端数量

int g_clientFds[CLIENT_NUM] = {
   
   0};

/**
* @brief 输出fd_set当前存储状态
*/
void PrintFdSet(fd_set *