select函数与stdio混用的不良后果

原文地址：http://www.cppblog.com/mysileng/archive/2013/01/15/197284.html

 今天在看UNP6.5节，学习到了select与stdio混用的后果。特此进程实验一番。再实验之前需明确一下几点：

1.stdio流的i/o函数 与 系统i/o函数不同。stdio流函数在用户空间和内核都有缓冲，系统i/o函数只在内核有缓冲，用户空间没有。

2.stdio流的i/o函数缓冲机制：在面对文件时候用的是全缓冲，面对设备的时候用的行缓冲。(等下试验用的是键盘和屏幕)，所以实验用的stdio函数采用行行缓冲。

3.select函数对于某一个描述符是否准备好可读可写，是对内核缓冲区中的数据是否达到某一个最低标准，而不是用户缓冲区。也就是说select函数不知道用户缓冲区的存在。

首先写了一个系统i/o函数 简单的select函数程序：



     程序给select函数只设置的键盘的描述符。也就是说如果键盘的描述符准备好了就不再阻塞。但是这里有一个问题，解除阻塞后，我们最多只从内核缓冲区读3个字节，这个时候就会有两个情况：

（1）内核空间本来存储的数据就小于等于3个字节，全被读走。那下次再次调用select函数，应该肯定会阻塞的，因为键盘输入的内核缓冲区已经没有数据了。

情况如下(内核空间只有3个字节：1 2 \n):



（2）如果内核空间的数据多余3个字节，但是因为最多只能读3个字节，就必将导致内核中有数据读不完。那么下次再遇到select函数的时候是否会阻塞呢？

情况见下:



     当我们输入5个字符时候(1 2 3 4 \n)，第一次read掉3个字符，内核空间还剩下2个字符，然后再次碰到select函数，默认情况下如果键盘内核空间字符数大于1，select是不会阻塞键盘描述符的。结果也印证了，又read了2个字节，并没有堵塞。

      综上所述select是可以看见内核空间的缓冲区的。那到底能不能看见用户空间缓冲区呢？我们换成stdio流的i/o函数继续实验。

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stdio流的i/o函数使用select函数的程序如下：



程序用stdio流的getc函数从键盘读数据，运行结果如下：



   我们输入5个字符(1 2 3 4 \n),结果只输出了1个字符，然后就阻塞了。我们分析一下,首先输入5个字符，这5个字符被放入用户缓冲区，因为最后一个是换行符并且stdio面对设备使用行缓冲机制，所以这5个字符马上接着被从用户缓冲区刷入内核缓冲区。然后调用select函数，select函数发现内核空间中有数据，于是不阻塞返回。接着getc函数从用户空间输出缓冲区取一个字符，因为用户空间输出缓冲区没有数据，于是把内核空间的数据调入一行给用户空间输出缓冲区，然后getc返回。接着又碰上select函数，因为内核缓冲空间的数据已经被放入用户空间输出缓冲区了，所以内核缓冲没有数据，那么select认为键盘没有准备好，所以阻塞。虽然阻塞了，但需要注意的时候这个时候，用户空间是有4个字符数据的，被select函数无视了。



     接下来假设我们再输入2个字符(1 \n),将会发生什么呢？



    输出一对东西，这是怎么回事，我们继续分析。当输入2个字符(1 \n)的时候，内核空间缓冲没有数据，用户空间输出缓冲有4个字符。2个字符根据上一段同样原理，被刷入内核空间缓冲区。select函数被调用，发现有2个字符，于是不阻塞返回。getc函数从用户输出缓冲取出一个字符，打印stardard... --2然后返回。再次循环，调用select函数。关键来了，这里跟上次不一样了。这个时候内核空间的缓冲中还有上次遗留的2个字符，所以依然不阻塞返回，调用getc函数继续打印。。。这里的关键是，getc函数。getc函数在用户输出缓冲中有数据的时候，不会把内核空间缓冲中的数据移入用户空间的输出缓冲，使得内核空间缓冲一直留有数据。这将会持续到用户空间输出缓冲的数据被取完为止。所以上述奇怪的打印结果就可以解释的了。

综上所述，select函数确实是看不见用户空间缓冲的寻在的。

所以如果在使用select函数的时候，要谨慎使用stdio流函数。