fd_set

你終于還是來了，能看到這個標題進來的，我想，你一定是和我遇到了一樣的問題，一樣的疑惑，接下來幾個小時，我一定竭盡全力，寫出我想說的，希望也正是你所需要的：

關于Linux下I/O多路轉接之select，我不想太多的解釋，用較少的文章引出今天我要說的問題：fd_set...自我感覺，這個東西，是理解select的關鍵。

一、關于select函數：

以上只是截屏，以保證本人說的是真話，下面解釋：

? ? ? ? 系統提供select函數來實現多路復用輸入/輸出模型。select系統調用是用來讓我們的程序監視多個文件句柄的狀態變化的。

程序會停在select這里等待，直到被監視的文件句柄有一個或 多個發生了狀態改變。關于文件句柄，其實就是一個整數，我們最熟悉的句柄是0、1、2三 個，

0是標準輸入，1是標準輸出，2是標準錯誤輸出。0、1、2是整數表示的，對應的FILE * 結構的表示就是stdin、stdout、stderr。?

1.參數nfds是需要監視的最大的文件描述符值+1；?

2.rdset,wrset,exset分別對應于需要檢測的可讀文件描述符的集合，可寫文件描述符的集合及異常文件描述符的集合。?

3.struct timeval結構用于描述一段時間長度，如果在這個時間內，需要監視的描述符沒有事件發生則函數返回，返回值為0。?

下面的宏提供了處理這三種描述詞組的方式:

1. FD_CLR(inr fd,fd_set* set)；用來清除描述詞組set中相關fd 的位。

2. FD_ISSET(int fd,fd_set *set)；用來測試描述詞組set中相關fd 的位是否為真 。

3.FD_SET（int fd,fd_set*set）；用來設置描述詞組set中相關fd的位 。

4.FD_ZERO（fd_set *set）；用來清除描述詞組set的全部位 參數timeout為結構timeval，用來設置select()的等待時間，其結構定義如下：

結構體成員兩個，第一個單位是秒，第二個單位是微妙 ，作用是時間為兩個之和；?

更多關于select的應用，咱移駕看這位大神：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5c8d13830100pwaf.html? ? ? 關于select的使用，理解了也就好弄了，關于應用，后附代碼：

下面才是我想說的東西：

二、fd_set:

1>>fd_set是什么：

? ? ? ? ?select()機制中提供一fd_set的數據結構，可以理解為一個集合，實際上是一個位圖，每一個特定位來標志相應大小文件描述符，這個集合中存放的是文件描述符，即就是文件句柄(不管是socket句柄，還是其他文件或命名管道或設備句柄)建立聯系，建立聯系的工作由程序員完成，當調用select()時，由內核根據IO狀態修改fd_set的內容，由此來通知執行了select()的進程哪一socket或文件可讀。Unix下任何設備、管道、FIFO等都是文件形式，全部包括在內，所以毫無疑問一個socket就是一個文件，socket句柄就是一個文件描述符。fd_set集合可以通過一些宏由人為來操作，程序員通過操作4類宏，來完成最fd_set的操作，在上文已經提及。

2>>fe_set怎么表示：

其中readfds、writefds等都是fd_set類型，其中的每一位都表示一個fd,即文件描述符。

3>>fd_set用法：

過去，一個fd_set通常只能包含<32的fd（文件描述字），因為fd_set其實只用了一個32位矢量來表示fd；現在,UNIX系統通常會在頭文件中定義常量FD_SETSIZE，它是數據類型fd_set的描述字數量，其值通常是1024，這樣就能表示<1024的fd。根據fd_set的位矢量實現，我們可以重新理解操作fd_set的四個宏：?

?fd_set set;

FD_ZERO(&set);????? /*將set的所有位置0，如set在內存中占8位則將set置為00000000*/

FD_SET(0, &set);??? /* 將set的第0位置1，如set原來是00000000，則現在變為10000000，這樣fd==1的文件描述字就被加進set中了 */

FD_CLR(4, &set);??? /*將set的第4位置0，如set原來是10001000，則現在變為10000000，這樣fd==4的文件描述字就被從set中清除了 */?

FD_ISSET(5, &set);? /* 測試set的第5位是否為1，如果set原來是10000100，則返回非零，表明fd==5的文件描述字在set中；否則返回0*/

我們在回到原函數：select

?int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *writeset，fd_set* exceptset, struct timeval *timeout);?

?功能：測試指定的fd可讀、可寫、有異常條件待處理。 ? ??

參數：

1.nfds ? ?

需要檢查的文件描述字個數（即檢查到fd_set的第幾位），數值應該比三組fd_set中所含的最大fd值更大，一般設為三組fd_set中所含的最大fd值加1（如在上邊例子中readset,writeset,exceptset中所含最大的fd為5，則nfds=6，因為fd是從0開始的）。設這個值是為提高效率，使函數不必檢查fd_set的所有1024位。

readset ?：用來檢查可讀性的一組文件描述字。

writeset ：用來檢查可寫性的一組文件描述字。

exceptset ：用來檢查是否有異常條件出現的文件描述字。(注：錯誤不包括在異常條件之內)

timeout：有三種可能：

1. ?timeout=NULL（阻塞：直到有一個fd位被置為1函數才返回）

2. ?timeout所指向的結構設為非零時間（等待固定時間：有一個fd位被置為1或者時間耗盡，函數均返回）

3. ?timeout所指向的結構，時間設為0（非阻塞：函數檢查完每個fd后立即返回）?

返回值：?

? ? ?

1.當監視的相應的文件描述符集中滿足條件時，比如說讀文件描述符集中有數據到來時，內核(I/O)根據狀態修改文件描述符集，并返回一個大于0的數。

2.當沒有滿足條件的文件描述符，且設置的timeval監控時間超時時，select函數會返回一個為0的值。

3.當select返回負值時，發生錯誤。

備注：

三組fd_set均將某些fd位置0，只有那些可讀，可寫以及有異常條件待處理的fd位仍然為1。

使用select函數的過程一般是：

先調用宏FD_ZERO將指定的fd_set清零，然后調用宏FD_SET將需要測試的fd加入fd_set，接著調用函數select測試fd_set中的所有fd，最后用宏FD_ISSET檢查某個fd在函數select調用后，相應位是否仍然為1。

以下是一個測試單個文件描述字可讀性的例子：

? ? ?

基于select實現的網絡服務器和客戶端：

server.c

#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #include<signal.h> #include<sys/wait.h> /**網絡服務器，select參與調度* *///ERR_EXIT(M)是一個錯誤退出宏 #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while (0) int main(void) { signal(SIGPIPE, SIG_IGN);//1.創建套接字int listenfd; //被動套接字(文件描述符），即只可以accept, 監聽套接字 if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) ERR_EXIT("socket error"); //調用上邊的宏 struct sockaddr_in servaddr;//memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); //三個結構體成員//設置本地IP 和端口servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(8080); servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */ /* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */ //2.設置套接字屬性int on = 1; if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0) ERR_EXIT("setsockopt error"); //3.綁定if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) < 0) ERR_EXIT("bind error"); //4.監聽if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) //listen應在socket和bind之后，而在accept之前 ERR_EXIT("listen error"); struct sockaddr_in peeraddr; //傳出參數 socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); //傳入傳出參數，必須有初始值 int conn; // 已連接套接字(變為主動套接字，即可以主動connect) int i; int client[FD_SETSIZE]; int maxi = 0; // client數組中最大不空閑位置的下標 for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) client[i] = -1; int nready; int maxfd = listenfd; fd_set rset; fd_set allset; FD_ZERO(&rset); FD_ZERO(&allset); FD_SET(listenfd, &allset); while (1) { rset = allset; nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL); if (nready == -1) { if (errno == EINTR) continue; ERR_EXIT("select error"); } if (nready == 0) continue; if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&peeraddr, &peerlen); //accept不再阻塞 if (conn == -1) ERR_EXIT("accept error"); for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++) { if (client[i] < 0) { client[i] = conn; if (i > maxi) maxi = i; break; } } if (i == FD_SETSIZE) { fprintf(stderr, "too many clients\n"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("recv connect ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port)); FD_SET(conn, &allset); if (conn > maxfd) maxfd = conn; if (--nready <= 0) continue; } for (i = 0; i <= maxi; i++) { conn = client[i]; if (conn == -1) continue; if (FD_ISSET(conn, &rset)) { char recvbuf[1024] = {0}; int ret = read(conn, recvbuf, 1024); if (ret == -1) ERR_EXIT("readline error"); else if (ret == 0) { //客戶端關閉 printf("client close \n"); FD_CLR(conn, &allset); client[i] = -1; close(conn); } fputs(recvbuf, stdout); write(conn, recvbuf, strlen(recvbuf)); if (--nready <= 0) break; } } } return 0; } client.c

#include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while (0) int main(void) { int sock; if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) // listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) ERR_EXIT("socket error"); struct sockaddr_in servaddr; memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_port = htons(8080); servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); /* inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); */ if (connect(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) ERR_EXIT("connect error"); struct sockaddr_in localaddr; char cli_ip[20]; socklen_t local_len = sizeof(localaddr); memset(&localaddr, 0, sizeof(localaddr)); if( getsockname(sock,(struct sockaddr *)&localaddr,&local_len) != 0 ) ERR_EXIT("getsockname error"); inet_ntop(AF_INET, &localaddr.sin_addr, cli_ip, sizeof(cli_ip)); printf("host %s:%d\n", cli_ip, ntohs(localaddr.sin_port)); fd_set rset; FD_ZERO(&rset); int nready; int maxfd; int fd_stdin = fileno(stdin); // if (fd_stdin > sock) maxfd = fd_stdin; else maxfd = sock; char sendbuf[1024] = {0}; char recvbuf[1024] = {0}; while (1) { FD_SET(fd_stdin, &rset); FD_SET(sock, &rset); nready = select(maxfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL); //select返回表示檢測到可讀事件 if (nready == -1) ERR_EXIT("select error"); if (nready == 0) continue; if (FD_ISSET(sock, &rset)) { int ret = read(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf)); if (ret == -1) ERR_EXIT("read error"); else if (ret == 0) //服務器關閉 { printf("server close\n"); break; } fputs(recvbuf, stdout); memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf)); } if (FD_ISSET(fd_stdin, &rset)) { if (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) == NULL) break; write(sock, sendbuf, strlen(sendbuf)); memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf)); } } close(sock); return 0; } 賜教！

轉載于:https://www.cnblogs.com/li-ning/p/9489947.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux下I/O多路转接之select --fd_set的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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