Linux下select的用法--实现一个简单的回射服务器程序

1、先看man手册



2. 函数说明：可以同时监控多个文件描述符是否发生了读写或者异常。（有点像windows下的waitformultipleobjects，可以同时等待多个事件）
参数说明：
1）nfds：要监控的文件描述符的最大值加1，这个值不能错。
2）readfds：指向fd_set的指针。这是一个集合，专门用于监视读取数据的。所有需要监控读取数据的描述符都需要放进这个集合中。比如你需要监控4描述符的读取数据，就把4放进这个集合之中。
3）writefds：同上，这里是专门监视写的集合
4）exceptfds：同上，这里是专门监视异常的集合
5）timeout：超时。指向的timeval 结构体。
如果参数设为NULL，则select是阻塞的。
如果不为空，则表示超时时间（当结构体里面的成员都设为0时，表示不阻塞，立即返回）。

重要说明：
第2-4个参数是输入输出参数，select返回时会将哪个文件描述符放到这个集合中。
比如我们监控了fd=5的描述符的读取数据操作，当发生了读取操作时，select则会返回，通过第二个参数可以获取5发生了读操作。用FD_ISSET();实现。
返回值：
<0：表示出错
>0：等到了我们需要的事件
=0：表示超时了

3.fd_set说明
这是一个文件描述符的集合。
有几个宏可以对这个集合进行操作。
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); // 将集合中指定的fd移除
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); // 判断fd是否在set集合中
void FD_SET(int fd, fd_set *set); // 将fd插入集合中
void FD_ZERO(fd_set *set); // 将集合里面的数据清空

4.实例1：这个例子用来监控标准输入：

#include<sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<stdio.h>
int fun()
{
int ret = 0, nready = 0;
fd_set rset;
FD_ZERO(&rset); // 清空操作
int fd_stdin = fileno(stdin);
int maxfd = fd_stdin;
char readbuf[1024] = {0};
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 10;
tv.tv_usec = 0;
while(1)
{
FD_SET(fd_stdin, &rset); // 需要重新设置，因为select每次返回会改变里面的值
//nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, &tv);// 有超时
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
if(nready <= 0)
{
//printf();
break;
}
if(FD_ISSET(fd_stdin, &rset)) // rset也是输出参数，这里判断是否是fd_stdin发生了读操作
{
int i = read(fd_stdin, readbuf, sizeof(readbuf));
//printf("recv STDIN read:%d\n", i);
if(i > 0)
{
printf("STDIN buf:%s\n", readbuf);
}
memset(readbuf, 0, sizeof(readbuf));
}
}

printf("fun() ---, nready = %d\n", nready);
}
int main()
{
printf("stdin:%d, stdout:%d, stderr:%d\n", fileno(stdin), fileno(stdout), fileno(stderr)); // 这个是其他知识
fun();
}

5.实例2（回射服务器）：
我实现了一个socket服务器和客户端程序。server可以直接在终端中发送数据给client。client可以在终端中显示，也可以用标准输入直接发送回去。
所以在client的程序中，用select同时监控server的socket和标准输入，当有任意一个发生读取数据时都进行处理。
server.c 接收client的连接，并且收到client的数据原封不动的发送回去。可以接收多个client的连接。能同时处理多个client发送的数据。

先看server.c:

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/select.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>

#define CLIENTCOUNT 100
int main(int argc, char **argv)
{
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(listenfd < 0)
{
perror("socket");
return -1;
}
unsigned short sport = 8080;
if(argc == 2)
{
sport = atoi(argv[1]);
}
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
printf("port = %d\n", sport);
addr.sin_port = htons(sport);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if(bind(listenfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
{
perror("bind");
return -2;
}
if(listen(listenfd, 20) < 0)
{
perror("listen");
return -3;
}
struct sockaddr_in connaddr;
int len = sizeof(connaddr);

int i = 0, ret = 0;
int client[CLIENTCOUNT];
for(i = 0; i<CLIENTCOUNT; i++)  // 将连接上client的描述符放到一个数组里，这里对数组进行初始化。-1表示空闲
client[i] = -1;
fd_set rset;
fd_set allset;
FD_ZERO(&rset);
FD_ZERO(&allset);
FD_SET(listenfd, &allset);
int maxfd = listenfd;
int nready = 0;
char buf[1024] = {0};
/*
这里很巧妙的是用到了两个fd_set。因为rset会发生改变。我们管理处理好allset就好了。
每次循环开始都将allset赋值给rset。
当有client连接时，加入到allset中。有client关闭时就从allset中移除
*/
while(1)
{
rset = allset;
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
if(nready == -1)
{
perror("select");
return -3;
}
if(nready == 0)
continue;
if(FD_ISSET(listenfd, &rset)) // 这里用来监听 监听套接字，就是listenfd
{
int conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&connaddr, &len);
if(conn < 0)
{
perror("accept");
return -4;
}
char strip[64] = {0};
char *ip = inet_ntoa(connaddr.sin_addr);
strcpy(strip, ip);
printf("new client connect, conn:%d,ip:%s, port:%d\n", conn, strip,ntohs(connaddr.sin_port));

FD_SET(conn, &allset); // 将连接上的套接字加入到allset中去
if(maxfd < conn) // update maxfd
maxfd = conn;

int i = 0;
for(i = 0; i<CLIENTCOUNT; i++)
{
if(client[i] == -1)
{
client[i] = conn; // 将conn存进client数组中取去
break;
}
}
if(i == CLIENTCOUNT)
{
printf("to many client connect\n");
exit(0);
}
if(--nready <= 0)
continue;
}

for(i = 0; i < CLIENTCOUNT; i++) // 这里处理客户端发送过来的数据，逐个处理所有的套接字
{
if(client[i] == -1)
continue;
if(FD_ISSET(client[i], &rset))
{
ret = read(client[i], buf, sizeof(buf));
if(ret == -1)
{
perror("read");
return -4;
}
else if(ret == 0) // 表示client关闭了
{
printf("client close remove:%d\n", client[i]);
FD_CLR(client[i], &allset); // 在allset中移除它
close(client[i]); // 同时也要关闭
client[i] = -1;  // 要在这里移除，这步非常重要。
}

// fputs(buf, stdout);
printf("client%d:%s\n", client[i], buf);
write(client[i], buf, sizeof(buf)); // 发送数据给client
memset(buf, 0, sizeof(buf));
if(--nready <= 0)
continue;
}
}
}

close(listenfd);
return 0;
}

关于while(1)循环里面的理解：
1）先将listenfd加入监听队列
2）如果有client连接，就将连接套接字加入allset
3）然后重新监听rset（allset会赋值给它）。这样就相当于监听了client和listenfd
4）如果select又返回，若是listenfd，则重复上面的步骤
5）如果是client发来了数据，read返回不为0则打印出来，再发送回去。若read返回0，则表示client关闭了。就把对应文件描述符从allset中移除。同时关闭它。也要更新那个数组client。如果不更新for循环会出错

接着来看客户端：
client.c:

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/select.h>

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>

void select_test(int conn)
{
int ret = 0;
fd_set rset;
FD_ZERO(&rset);

int nready;
int maxfd = conn;
int fd_stdin = fileno(stdin);
if(fd_stdin > maxfd)
{
maxfd = fd_stdin;
}

int len = 0;
char readbuf[1024] = {0};
char writebuf[1024] = {0};
while(1)
{
FD_ZERO(&rset);
FD_SET(fd_stdin, &rset);
FD_SET(conn, &rset);
nready = select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL); // 同时监听标准输入和服务器。
if(nready == -1)
{
perror("select");
exit(0);
}
else if(nready == 0)
{
continue;
}

if(FD_ISSET(conn, &rset)) // 服务器来了数据
{
ret = read(conn, readbuf, sizeof(readbuf));
if(ret == 0)
{
printf("server close1\n");
break;
}
else if(-1 == ret)
{
perror("read1");
break;
}

fputs(readbuf, stdout);
memset(readbuf, 0, sizeof(readbuf));
}

if(FD_ISSET(fd_stdin, &rset)) // 标准输入来了数据就发送给server
{
read(fd_stdin, writebuf, sizeof(writebuf));
len = strlen(writebuf);
ret = write(conn, writebuf, len);
if(ret == 0)
{
printf("server close3\n");
break;
}
else if(-1 == ret)
{
perror("write");
break;
}

memset(writebuf, 0, sizeof(writebuf));
}
}
}

int sockfd = 0;
int main(int argc, char **argv)
{
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
perror("socket");
return -1;
}

unsigned short sport = 8080;
if(argc == 2)
{
sport = atoi(argv[1]);
}
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
printf("port = %d\n", sport);
addr.sin_port = htons(sport);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

if(connect(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
{
perror("connect");
return -2;
}

struct sockaddr_in addr2;
socklen_t len = sizeof(addr2);
if(getpeername(sockfd, (struct sockaddr*)&addr2, &len) < 0)
{
perror("getsockname");
return -3;
}

printf("Server: port:%d, ip:%s\n", ntohs(addr2.sin_port), inet_ntoa(addr2.sin_addr));

select_test(sockfd);

close(sockfd);
return 0;
}

运行：

先运行服务器程序，再启动客户端程序，通过标准输入给server发送数据。server会回射回来。

这个服务器可以同时处理多个客户端的数据。

6. 用select可以实现在单进程中同时处理多个文件描述符的事件。

7.读、写、异常事件发生的条件

可读：
1）套接口缓冲区有数据可读
2）连接的读一半关闭，即接收到FIN段，读操作返回0
3）如果是监听套接口，已完成连接队列不为空时
4）套接口上发生了一个错误待处理，错误可以同getsetopt指定SO_ERROR选项来获取

可写：
1）套接口发送缓冲区有空间容纳数据
2）连接的写一半关闭，即接收到RET段，再次调用write操作
3）套接口上发生了一个错误待处理，错误可以同getsetopt指定SO_ERROR选项来获取

异常：
1）套接口存在带外数据