I0/select

IO/select

select 系统调用

select系统调用的用途是：在一段指定时间内，监听用户感兴趣的文件描述上的可读、可写和异常等事件。

select API

select 系统调用的原型如下：

#include<sys/select.h>
int select(int nfds,fd_set* readfds,fd_set* writefds,fd_set* exceptfds,struct timeval* timeout);

参数解释：
1）nfds参数指定被监听的文件描述符的总数。通常设置为 select 监听的所有文件描述符中的最大值加1，这是因为文件描述符是从0开始计数的。

2）readfds、writefds 和 exceptfds 参数分别指可读、可写和异常等事件对应的文件描述符集合。select 调用返回时，内核将修改它们来通知应用程序那些文件描述符已经就绪。这3个参数是fd_set结构指针类型。fd_set 结构体的定义如下：

 #include<typesizes.h>
 #define __FD_SETSIZE 1024

 #include<sys/select.h>
 #define FD_SETSIZE __FD_SETSIZE
 typedef long int __fd_mask;
 #undef __NFDBITS
 #define __NFDBITS (8 * (int)sizeof(__fd_mask))

 typedef struct
 {
     #ifdef __USE_XOPEN
         __fd_mask fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];
     #define __FDS_BITS(set) ((set)->fds_bits)
     #else
         __fd_mask __fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];
     #define __FDS_BITS(set) ((set)->fds_bits)
     #endif
 }fd_set;

fd_set 结构体仅包含一个整型数组，该数组的每个元素的每一位（bit）标记一个文件描述符。

需要注意的一点是：

fd_set能容纳的文件描述符数量由 FD_SETSIZE 指定，其限制了select能同时处理的文件描述符的总量。

为了便于操作，我们使用下面的一系列宏(MACROS)来访问 fd_set 结构体中的位：

 FD_ZERO(fd_set *fdset);					/*清除 fdset 的所有位 */
 FD_SET(int fd,fd_set *fdset);				/*设置 fdset 的位 fd */
 FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);				/*清除 fdset 的位 fd */
 int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);		/*测试 fdset 的位 fd 是否被设置*/

3）timeout 参数用来设置 select 函数的超时时间，它是一个 timeval 结构类型的指针。它的结构体定义如下：

 struct timeval
 {
     long tv_sec;				/* 秒 */
     long tv_usec;				/* 微秒 */
 };

需要注意的是：select 调用失败时 timeout 的值是不确定的，所以我们不能完全相信 timeout 的值。

如果参数 timeout 的值为0，则 select 立即返回。
如果参数 timeout 的值为 NULL，则 select 一直阻塞，直到某个文件描述符就绪。

select 成功时返回就绪（可读、可写和异常）文件描述符的总数。如果超时，则返回 0 。失败返回 -1 并设置 errno。如果在 select 等待期间，程序接收到信号，则 select 立即返回 -1，并设置 errno 为 EINTR。

文件描述符就绪条件

在网络编程中，下列情况下 socket 可读：

1. socket 内核接收缓存区中的字节数大于或等于其低水位标记 SO_RCVLOWAT。此时，我们可以无阻塞地读该 socket，并且读操作返回的字节数大于 0。
2. socket 通信的对方关闭连接。此时对该 socket 的读操作将返回 0。
3. 监听 socket 上有新的连接请求。
4. socket 上有未处理的错误。此时我们可以使用 getsockopt 来读取和清除该错误。

下列情况下 socket 可写：

1. socket 内核发送缓冲区中的可用字节数大于或等于其低水位标记 SO_SNDLOWAT。此时，我们可以无阻塞地写该 socket，并且写操作返回的字节数大于 0。
2. socket 的写操作被关闭。对于写操作被关闭的 socket 执行写操作将触发一个 SIGPIPE 信号。
3. socket 使用非阻塞 connect 连接成功或者失败（超时）之后。
4. socket 上有未处理的错误。此时我们可以使用 getsockopt 来读取和清除该错误。

网络程序中， select 能处理的异常情况只有一种：socket 上接收到带外数据。

处理带外数据

socket 上接收到普通数据和带外数据（点击查看）都将使 select 返回，但 socket 处于不同的就绪状态：前者处于可读状态，后者处于异常状态。下面是 socket 同时接收普通数据和带外数据的一个例子：

 #include<sys/types.h>
 #include<sys/socket.h>
 #include<netinet/in.h>
 #include<arpa/inet.h>
 #include<assert.h>
 #include<stdio.h>
 #include<unistd.h>
 #include<errno.h>
 #include<string.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<stdlib.h>
 #define BACKLOG 5


 int main(int argc,char *argv[])
 {
     if(argc <= 2)
     {
         printf("usage: %s ip_address port_number\n",basename(argv[0]));
         return 1;
     }

     const char* ip = argv[1];
     int port = atoi(argv[2]);

     int ret = 0;
     struct sockaddr_in address;
     inet_pton(AF_INET,ip,&address.sin_addr);
     address.sin_port = htons(port);

     int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
     assert(listenfd >= 0);
     ret = bind(listenfd,(struct sockaddr*)&address,sizeof(address));
     assert(ret != -1);
     ret = listen(listenfd,BACKLOG);
     assert(ret != -1);

     struct sockaddr_in client_address;
     socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address);
     int connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&client_address,&client_ad    drlength);
     if(connfd < 0)
     {
         printf("errno is : %d\n",errno);
         close(listenfd);
     }

     char buf[1024];
     fd_set read_fds;
     fd_set exception_fds;
     FD_ZERO(&read_fds);
     FD_ZERO(&exception_fds);

     while(1)
     {
         memset(buf,'\0',sizeof(buf));
         FD_SET(connfd,&read_fds);
         FD_SET(connfd,&exception_fds);
         ret = select(connfd+1,&read_fds,NULL,&exception_fds,NULL);
         if(ret < 0)
         {
             printf("selection failure\n");
             break;
         }

         if(FD_ISSET(connfd,&read_fds))
         {
             ret = recv(connfd,buf,sizeof(buf)-1,0);
             if(ret <= 0)
                 break;
             printf("get %d bytes of normal data:%s\n",ret,buf);
         }else if(FD_ISSET(connfd,&exception_fds))
         {
             ret = recv(connfd,buf,sizeof(buf)-1,MSG_OOB);
             if(ret <= 0)
                 break;
             printf("get %d bytes of oob data: %s\n",ret,buf);
         }
     }
     close(connfd);
     close(listenfd);
     return 0;
 }