select()函数以及FD_ZERO、FD_SET、FD_CLR、FD_ISSET

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select函数用于在非阻塞中，当一个套接字或一组套接字有信号时通知你，系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型，原型：
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout);
所在的头文件为：#include <sys/time.h> 和#include <unistd.h>

先对函数中的参数做一个简单的介绍。参数maxfd是需要监视的最大的文件描述符值+1；rdset,wrset,exset分别对应于需要检测的可读文件描述符的集合，可写文件描述符的集 合及异常文件描述符的集合。struct timeval结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。
在这些参数中有一个类似于结构体的东西，fd_set，这是什么的名字，我们先来看看这个所具有的含义吧。这是一组文件描述字(fd)的集合，它用一位来表示一个fd，等等，文件描述字，熟悉吧，之前都把这个当做一个文件的路径保存的地方了，也就是当做是一个文件的标志哦，现不在做猜想了，看看下文是怎么介绍的吧。

对于fd_set类型通过下面四个宏来操作：
FD_ZERO(fd_set *fdset) 将指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化，如果不清空，由于在系统分配内存空间后，通常并不作清空处理，所以结果是不可知的。
FD_SET(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(fd_set *fdset)用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset)用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。

过去。。。。。。好长一大段哦，为了保证大家的注意力，我决定将这一大段长长的对过去情况的介绍去掉，直接寻找正题，保持目标的关注度啊。现在,UNIX系统通常会在头文件<sys/select.h>中定义常量FD_SETSIZE，它是数据类型fd_set的描述字数量，其值通常是1024，这样就能表示<1024的fd。

好了在研究了一番关于fd_set的信息之后，再回到对select函数的理解上来吧。
功能：测试指定的fd可读？可写？有异常条件待处理？
readset 用来检查可读性的一组文件描述字。
writeset 用来检查可写性的一组文件描述字。
exceptset用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注：不包括错误)
timeout 用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0。

 struct   timeval结构：   
        struct   timeval{   
        long   tv_sec;//second   
        long   tv_usec;//minisecond   
  }

对于select函数的功能简单的说就是对文件fd做一个测试。测试结果有三种可能：
1.timeout=NULL（阻塞：select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件）
2.timeout所指向的结构设为非零时间（等待固定时间：如果在指定的时间段里有事件发生或者时间耗尽，函数均返回）
3.timeout所指向的结构，时间设为0（非阻塞：仅检测描述符集合的状态，然后立即返回，并不等待外部事件的发生）

返回值：返回对应位仍然为1的fd的总数。注意啦：只有那些可读，可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1。否则为0哦。举个例子，比如recv(), 在没有数据到来调用它的时候,你的线程将被阻塞,如果数据一直不来,你的线程就要阻塞很久.这样显然不好。所以采用select来查看套节字是否可读(也就是是否有数据读了) 。
步骤如下——
socket s;

....
fd_set set;
while(1)
{
FD_ZERO(&set);//将你的套节字集合清空
FD_SET(s, &set);//加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字s
select(0,&set,NULL,NULL,NULL);//检查套节字是否可读,
//很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况)
//这里select是否出错没有写
if(FD_ISSET(s, &set) //检查s是否在这个集合里面,
{ //select将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉
//只保留符合条件的套节字在这个集合里面
recv(s,...);
}
//do something here
}

理解select模型的关键在于理解fd_set,为说明方便，取fd_set长度为1字节，fd_set中的每一bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。
（1）执行fd_set set; FD_ZERO(&set);则set用位表示是0000,0000。
（2）若fd＝5,执行FD_SET(fd,&set);后set变为0001,0000(第5位置为1)
（3）若再加入fd＝2，fd=1,则set变为0001,0011
（4）执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
（5）若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000,0011。注意：没有事件发生的fd=5被清空。

基于上面的讨论，可以轻松得出select模型的特点：
（1)可监控的文件描述符个数取决与sizeof(fd_set)的值。
（2）可以有效突破select可监控的文件描述符上限。
（3）将fd加入select监控集的同时，还要再使用一个数据结构array保存放到select监控集中的fd，一是用于再select 返回后，array作为源数据和fd_set进行FD_ISSET判断。二是select返回后会把以前加入的但并无事件发生的fd清空，则每次开始 select前都要重新从array取得fd逐一加入（FD_ZERO最先），扫描array的同时取得fd最大值maxfd，用于select的第一个 参数。
（4）可见select模型必须在select前循环array（加fd，取maxfd），select返回后循环array（FD_ISSET判断是否有时间发生）。

使用select函数的过程一般是：
先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零，然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入fd_set，接着调用函数select测试fd_set中的所有fd，最后用宏FD_ISSET检查某个fd在函数select调用后，相应位是否仍然为1。

使用select()函数以及FD_ZERO、FD_SET、FD_CLR、FD_ISSET例子：

#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <netinet/in.h>
#include<netinet/tcp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>
 #include<sys/time.h>

#include <sys/select.h>


/*
select函数用于在非阻塞中，当一个套接字或一组套接字有信号时通知你，系统提供select函数来实现多路复用输入/输出模型，原型：
int select(int maxfd,fd_set *rdset,fd_set *wrset,fd_set *exset,struct timeval *timeout)
参数maxfd: 需要监视的最大的文件描述符值+1
rdset: 检测的可读文件描述符的集合
wrset: 检测可写文件描述符的集
exset: 检测合及异常文件描述符的集合(注：不包括错误)
struct timeval: 结构用于描述一段时间长度，如果在这个时间内，需要监视的描述符没有事件发生则函数返回，返回值为0

FD_ZERO(fd_set *fdset) 将指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化，如果不清空，由于在系统分配内存空间后，通常并不作清空处理，所以结果是不可知的。
FD_SET(int fd, fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。
FD_CLR(fd_set *fdset) 用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。
FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset) 用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。

对于select函数的功能简单的说就是对文件fd做一个测试。测试结果有三种可能：
    1.timeout=NULL（阻塞：select将一直被阻塞，直到某个文件描述符上发生了事件）
    2.timeout所指向的结构设为非零时间（等待固定时间：如果在指定的时间段里有事件发生或者时间耗尽，函数均返回）
    3.timeout所指向的结构，时间设为0（非阻塞：仅检测描述符集合的状态，然后立即返回，并不等待外部事件的发生）
*/

#define BUF_SIZE 100
#define SERV_PORT 8888
#define MAX_LISTEN_QUE 100

//服务器向客户端发送数据
void *ServerToClient(void *arg)
{
	char wdbuf[BUF_SIZE] = {0};
	int timep;
	int *writefd = (int*)arg;
	
	struct tcp_info info; 
	int len=sizeof(info); 
	int status = 0;
	
	while(1)
	{
		
		status = getsockopt(*writefd, IPPROTO_TCP, TCP_INFO, &info, (socklen_t *)&len); 
		
		if((info.tcpi_state == TCP_ESTABLISHED) )  							//判断客户端未断开  else 断开
		{
			memset(wdbuf, 0, BUF_SIZE );
			timep = time(NULL);
			snprintf(wdbuf, sizeof(wdbuf), "%s", ctime((time_t *)&timep));
			write(*writefd, wdbuf, strlen(wdbuf));
			printf("writefd:%d\n", *writefd);	
			info.tcpi_state = 0;			
			sleep(5);
		}
		else
		{
			printf("write close:%d\n", *writefd);
			close(*writefd);	
			pthread_exit(0);
		}			
	}
}

int mz_ipv4_tcp_create_socket(void)
{
	int listenfd, sockfd, opt = 1;
	struct sockaddr_in server, client;
	socklen_t len;
	int timep;
	int ret;
 
	listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(listenfd < 0){
		perror("Create socket fail.");
		return -1;
	} 
 
	if((ret = setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt))) < 0){
		perror("Error, set socket reuse addr failed");  
		return -1;
	}
 
	bzero(&server, sizeof(server));
	server.sin_family = AF_INET;
	server.sin_port   = htons(SERV_PORT);
	server.sin_addr.s_addr  = htonl(INADDR_ANY);
	
	len = sizeof(struct sockaddr);
	if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)&server, len)<0){
			  perror("bind error.");
		return -1;
	}
	  
	listen(listenfd, MAX_LISTEN_QUE);
 
	return listenfd;
}
 
 
int main(int argc, char *argv[])
{
	pthread_t tid[BUF_SIZE] = {0};
	int listenfd, sockfd[BUF_SIZE] = {0}, num = 0;
	struct sockaddr_in server, client;
	socklen_t len;
	int bytes =0 ;
	fd_set global_rdfs, current_rdfs;	
	int maxfd;	
	int i, j;
	char rdbuf[BUF_SIZE];
 
	len = sizeof(struct sockaddr_in);
 
	listenfd = mz_ipv4_tcp_create_socket();
	FD_ZERO(&global_rdfs);					//指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化
	FD_SET(listenfd, &global_rdfs);			//加入你感兴趣的套节字到集合,这里是一个读数据的套节字 listenfd
	maxfd = listenfd;
	
	memset(tid, -1, BUF_SIZE);
	memset(sockfd, -1, BUF_SIZE);
	
	while(1){
		current_rdfs = global_rdfs;
		if(select(maxfd + 1, &current_rdfs, NULL, NULL, NULL)<0)	//检查套节字是否可读,很多情况下就是是否有数据(注意,只是说很多情况)
		{															//将更新这个集合,把其中不可读的套节字去掉,只保留符合条件的套节字在这个集合里面
			perror("select error.\n");
			return -1;
		}
 
		if(FD_ISSET(listenfd, &current_rdfs))						//有客户端连接此服务器
			{
				for(i=0; i<BUF_SIZE; i++)							//查找有效的文件描述符
				{
					if(-1 == sockfd[i])		
					break;
				}
				for(j=0; j<BUF_SIZE; j++)
				{
					if(-1 == sockfd[j]);		
					break;
				}
				if((sockfd[i] = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client, (socklen_t*)&len))<0)	//创建套接字与客户端通信
				{
					perror("accept error.\n");
					return -1;
				}
				printf("tid[%d]:%ld sockfd[%d]:%d\n",j, tid[j], i, sockfd[i]);
				FD_CLR(listenfd, &current_rdfs);					//用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符，防止在for里再创建套件字
				maxfd = maxfd > sockfd[i] ? maxfd :sockfd[i];		//增加需要监视的最大的文件描述符值+1
				FD_SET(sockfd[i], &global_rdfs);					//将新的套接字sockfd 加入到可读性文件描述字组global_rdfs上
				pthread_create(&tid[j], NULL, ServerToClient, (void*)&sockfd[i]);	//创建线程并发送时间信息给客户端
				
			}
 
		for(i = 0; i <= maxfd; i++)
		{
			if(-1 == sockfd[i])		
					continue;
				
			if(FD_ISSET(sockfd[i], &current_rdfs))
			{
				
				bytes = recv(sockfd[i], rdbuf, BUF_SIZE, 0);
				if(bytes < 0)
				{
					perror("recv error.\n");
					return -1;
				}
				if(bytes == 0)
				{
					FD_CLR(sockfd[i], &global_rdfs);				//用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符
					close(sockfd[i]);	
					sockfd[i] = -1;									//清除文件描述符							
					continue;
				}
				printf("socket:%d %s", sockfd[i], rdbuf);
				//send(i, rdbuf, strlen(rdbuf), 0);
				
			}	
		}
	}
}