poll 函数简单介绍

本文介绍了poll()函数的基本用法及其实现原理,该函数适用于大量socket描述符的场景,相较于select()函数,poll()提供了更高的效率。文章还提供了一个使用poll()函数的示例程序,演示如何监听多个文件描述符上的读事件。
poll()函数:这个函数是某些Unix系统提供的用于执行与select()函数同等功能的函数,下面是这个函数的声明:
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);
参数说明:
fds:是一个struct pollfd结构类型的 数组,用于存放需要检测其状态的Socket描述符;每当调用这个函数之后,系统不会清空这个 数组,操作起来比较方便;特别是对于socket连接比较多的情况下,在一定程度上可以提高处理的效率;这一点与select()函数不同,调用select()函数之后,select()函数会清空它所检测的socket描述符集合,导致每次调用select()之前都必须把socket描述符重新加入到待检测的集合中;因此,select()函数适合于只检测一个socket描述符的情况,而poll()函数适合于大量socket描述符的情况;
n fds:nfds_t类型的参数,用于标记 数组fds中的 结构体元素的总数量;
timeout:是poll 函数调用阻塞的时间,单位:毫秒;
返回值:
>0:数组 fds中准备好读、写或出错状态的那些socket描述符的总数量;
==0:数组 fds中没有任何socket描述符准备好读、写,或出错;此时poll超时,超时时间是timeout毫秒;换句话说,如果所检测的socket描述符上没有任何事件发生的话,那么poll()函数会阻塞timeout所指定的毫秒时间长度之后返回,如果timeout==0,那么poll() 函数立即返回而不阻塞,如果timeout==INFTIM,那么poll() 函数会一直阻塞下去,直到所检测的socket描述符上的感兴趣的事件发生是才返回,如果感兴趣的事件永远不发生,那么poll()就会永远阻塞下去;
-1: poll函数调用失败,同时会自动设置全局变量errno;
poll实现功能
poll和select实现功能差不多,但poll效率高,以后要多用poll
poll()接受一个指向结构'struct pollfd'列表的 指针,其中包括了你想测试的 文件描述符和事件。事件由一个在结构中事件域的比特掩码确定。当前的结构在调用后将被填写并在事件发生后返回。在SVR4(可能更早的一些版本)中的 "poll.h"文件中包含了用于确定事件的一些 宏定义。事件的等待时间精确到毫秒 (但令人困惑的是等待时间的类型却是int),当等待时间为0时,poll()函数立即返回,-1则使poll()一直挂起直到一个指定事件发生。下面是pollfd的结构。
struct pollfd {
int fd; /* 文件描述符 */
short events; /* 等待的事件 */
short revents; /* 实际发生了的事件 */
};
与select()十分相似,当返回正值时,代表满足响应事件的 文件描述符的个数,如果返回0则代表在规定时间内没有事件发生。如发现返回为负则应该立即查看 errno,因为这代表有错误发生。
如果没有事件发生,revents会被清空,所以你不必多此一举。
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <poll.h>
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024
#define IN_FILES 3
#define TIME_DELAY 60*5
#define MAX(a,b) ((a>b)?(a):(b))
int main(int argc ,char **argv)
{
struct pollfd fds[IN_FILES];
char buf[MAX_BUFFER_SIZE];
int i,res,real_read, maxfd;
fds[0].fd = 0;
if((fds[1].fd=open("data1",O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
fprintf(stderr,"open data1 error:%s",strerror(errno));
return 1;
}
if((fds[2].fd=open("data2",O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
fprintf(stderr,"open data2 error:%s",strerror(errno));
return 1;
}
for (i = 0; i < IN_FILES; i++)
{
fds[i].events = POLLIN;
}
while(fds[0].events || fds[1].events || fds[2].events)
{
if (poll(fds, IN_FILES, TIME_DELAY) <= 0)
{
printf("Poll error\n");
return 1;
}
for (i = 0; i< IN_FILES; i++)
{
if (fds[i].revents)
{
memset(buf, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
real_read = read(fds[i].fd, buf, MAX_BUFFER_SIZE);
if (real_read < 0)
{
if (errno != EAGAIN)
{
return 1;
}
}
else if (!real_read)
{
close(fds[i].fd);
fds[i].events = 0;
}
else
{
if (i == 0)
{
if ((buf[0] == 'q') || (buf[0] == 'Q'))
{
return 1;
}
}
else
{
buf[real_read] = '\0';
printf("%s", buf);
}
}
}
}
}
exit(0);
}

### 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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