文件操作三（select、poll多路复用）

1、select()和poll()的I/O 多路转接模型是处理I/O 复用的一个高效的方法。它可以具体设置程序中每一个所关心的文件描述符的条件、希望等待的时间等，从select()和poll()函数返回时，内核会通知用户已准备好的文件描述符的数量、已准备好的条件等。通过使用select()和poll()函数的返回结果，就可以调用相应的I/O 处理函数。

2、select()函数的语法格式

所需头文件：#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
函数原型：int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds，fd_set *exeptfds, struct timeval *timeout)

函数传入值：numfds：该参数值为需要监视的文件描述符的最大值加1
readfds：由select()监视的读文件描述符集合
writefds：由select()监视的写文件描述符集合
exeptfds：由select()监视的异常处理文件描述符集合
timeout：NULL：永远等待，直到捕捉到信号或文件描述符已准备好为止具体值：struct timeval 类型的指针，若等待了timeout 时间还没有检测到任何文件描符准备好，就立即返回
0：从不等待，测试所有指定的描述符并立即返回
函数返回值：大于 0：成功，返回准备好的文件描述符的数目
0：超时；

-1：出错

select()文件描述符处理函数：

FD_ZERO(fd_set *set) ：清除一个文件描述符集
FD_SET(int fd, fd_set *set) ：将一个文件描述符加入文件描述符集中
FD_CLR(int fd, fd_set *set)： 将一个文件描述符从文件描述符集中清除
FD_ISSET(int fd, fd_set *set) ：如果文件描述符fd 为fd_set 集中的一个元素，则返回非零值，

struct timeval 类型：

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

3、poll()函数的语法格式：

所需头文件： #include <sys/types.h>
#include <poll.h>
函数原型：int poll(struct pollfd *fds, int numfds, int timeout)
函数传入值：fds：struct pollfd 结构的指针，用于描述需要对哪些文件的哪种类型的操作进行监控。
struct pollfd
{
int fd; /* 需要监听的文件描述符 */
short events; /* 需要监听的事件 */

short revents; /* 已发生的事件 */

}
events ：成员描述需要监听哪些类型的事件，可以用以下几种标志来描述。
POLLIN：文件中有数据可读，下面实例中使用到了这个标志
POLLPRI:：文件中有紧急数据可读
POLLOUT：可以向文件写入数据
POLLERR：文件中出现错误，只限于输出
POLLHUP：与文件的连接被断开了，只限于输出
POLLNVAL：文件描述符是不合法的，即它并没有指向一个成功打开的文件
numfds：需要监听的文件个数，即第一个参数所指向的数组中的元素数目
timeout：表示poll 阻塞的超时时间（毫秒）。如果该值小于等于0，则表示无限等待
函数返回值：成功：返回大于 0 的值，表示事件发生的pollfd 结构的个数
0：超时；

-1：出错

4、使用举例：

select使用：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>


#define MAX_BUFFER_SIZE 1024 /* 缓冲区大小*/
#define IN_FILES 3 /* 多路复用输入文件数目*/
#define TIME_DELAY 60 /* 超时值秒数 */
#define MAX(a, b) ((a > b)?(a):(b))


int main(void)
{
int fds[IN_FILES];
char buf[MAX_BUFFER_SIZE];
int i, res, real_read, maxfd;
struct timeval tv;
fd_set inset,tmp_inset;

/*首先以只读非阻塞方式打开两个管道文件*/
fds[0] = 0;
if((fds[1] = open ("in1", O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
printf("Open in1 error\n");
return 1;
}
if((fds[2] = open ("in2", O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
printf("Open in2 error\n");
return 1;
}

/*取出两个文件描述符中的较大者*/
maxfd = MAX(MAX(fds[0], fds[1]), fds[2]);

/*初始化读集合inset，并在读集合中加入相应的描述集*/
FD_ZERO(&inset);
for (i = 0; i < IN_FILES; i++)
{
FD_SET(fds[i], &inset);
}
FD_SET(0, &inset);
tv.tv_sec = TIME_DELAY;
tv.tv_usec = 0;
/*循环测试该文件描述符是否准备就绪，并调用select 函数对相关文件描述符做对应操作*/
while(FD_ISSET(fds[0],&inset)|| FD_ISSET(fds[1],&inset) || FD_ISSET(fds[2], &inset))
{
/* 文件描述符集合的备份， 这样可以避免每次进行初始化 */
tmp_inset = inset;
res = select(maxfd + 1, &tmp_inset, NULL, NULL, &tv);
switch(res)
{
case -1:
{
printf("Select error\n");
return 1;
}
break;
case 0: /* Timeout */
{
printf("Time out\n");
return 1;
}
break;
default:
{
for (i = 0; i < IN_FILES; i++)
{
if (FD_ISSET(fds[i], &tmp_inset))
{
memset(buf, 0, MAX_BUFFER_SIZE);
real_read = read(fds[i], buf, MAX_BUFFER_SIZE);
if (real_read < 0)
{
if (errno != EAGAIN)
{
return 1;
}
}
else if (!real_read)
{
close(fds[i]);
FD_CLR(fds[i], &inset);
}
else
{
if (i == 0)
{/* 主程序终端控制 */
if ((buf[0] == 'q') || (buf[0] == 'Q'))
{
return 1;
}
}
else
{/* 显示管道输入字符串 */
buf[real_read] = '\0';
printf("%s", buf);
}
}
} 
} 
}
break;
} 
} 
return 0;
}

poll函数使用：

#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 /* 缓冲区大小*/
#define IN_FILES 3 /* 多路复用输入文件数目*/
#define TIME_DELAY 60 /* 超时时间秒数 */
#define MAX(a, b) ((a > b)?(a):(b))


int main(void)
{
struct pollfd fds[IN_FILES];
char buf[MAX_BUFFER_SIZE];
int i, res, real_read, maxfd;

/*首先按一定的权限打开两个源文件*/
fds[0].fd = 0;
if((fds[1].fd = open ("in1", O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
printf("Open in1 error\n");
return 1;
}
if((fds[2].fd = open ("in2", O_RDONLY|O_NONBLOCK)) < 0)
{
printf("Open in2 error\n");
return 1;
}

/*取出两个文件描述符中的较大者*/
for (i = 0; i < IN_FILES; i++)
{
fds[i].events = POLLIN;
}

/*循环测试该文件描述符是否准备就绪，并调用select 函数对相关文件描述符做对应操作*/
while(fds[0].events || fds[1].events || fds[2].events)
{
if (poll(fds, IN_FILES, 0) < 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);
}
} /* end of if real_read*/
} /* end of if revents */
} /* end of for */
} /*end of while */
exit(0);
}