Select()系统调用及文件描述符集fd_set的应用-C / C++-优质IT资源分享社区

admin
管理员
管理员
  • UID1
  • 粉丝27
  • 关注4
  • 发帖数581
  • 社区居民
  • 忠实会员
  • 原创写手
阅读:185回复:0

  Select()系统调用及文件描述符集fd_set的应用

楼主#
更多 发布于:2016-05-07 22:08
     在网络程序中,一个进程同时处理多个文件描述符是很常见的情况。select()系统调用可以使进程检测同时等待的多个I/O设备,当没有设备准备好时,select()阻塞,其中任一设备准备好时,select()就返回。
             select()的调用形式为:
             #include <sys/select.h>
             #include <sys/time.h>
             int select(int
maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fe_set *exceptfds, const struct
timeval *timeout);
select的第一个参数是文件描述符集中要被检测的比特数,这个值必须至少比待检测的最大文件描述符大1;参数readfds指定了被读监控的文件描述符集;参数writefds指定了被写监控的文件描述符集;而参数exceptfds指定了被例外条件监控的文件描述符集。
参数timeout起了定时器的作用:到了指定的时间,无论是否有设备准备好,都返回调用。timeval的结构定义如下:
struct
timeval{
long tv_sec; //表示几秒
long tv_usec; //表示几微妙
}
timeout取不同的值,该调用就表现不同的性质:
1.timeout为0,调用立即返回;
2.timeout为NULL,select()调用就阻塞,直到知道有文件描述符就绪;
3.timeout为正整数,就是一般的定时器。
select调用返回时,除了那些已经就绪的描述符外,select将清除readfds、writefds和exceptfds中的所有没有就绪的描述符。select的返回值有如下情况:
1.正常情况下返回就绪的文件描述符个数;
2.经过了timeout时长后仍无设备准备好,返回值为0;
3.如果select被某个信号中断,它将返回-1并设置errno为EINTR。
4.如果出错,返回-1并设置相应的errno。
系统提供了4个宏对描述符集进行操作:
#include <sys/select.h>
#include
<sys/time.h>
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
void FD_CLR(int
fd, fd_set *fdset);
void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
void
FD_ZERO(fd_set *fdset);
宏FD_SET设置文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位(设置为1),宏FD_CLR清除文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位(设置为0),宏FD_ZERO清除文件描述符集fdset中的所有位(既把所有位都设置为0)。使用这3个宏在调用select前设置描述符屏蔽位,在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中对应于文件描述符fd的位是否被设置。
过去,描述符集被作为一个整数位屏蔽码得到实现,但是这种实现对于多于32个的文件描述符将无法工作。描述符集现在通常用整数数组中的位域表示,数组元素的每一位对应一个文件描述符。例如,一个整数占32位,那么整数数组的第一个元素代表文件描述符0到31,数组的第二个元素代表文件描述符32到63,以此类推。宏FD_SET设置整数数组中对应于fd文件描述符的位为1,宏FD_CLR设置整数数组中对应于fd文件描述符的位为0,宏FD_ZERO设置整数数组中的所有位都为0。假设执行如下程序后:
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
fd_set
readset;
FD_ZERO(&readset);
FD_SET(5, &readset);
FD_SET(33,
&readset);
则文件描述符集readset中对应于文件描述符6和33的相应位被置为1,如图1所示:

再执行如下程序后:
FD_CLR(5, &readset);
则文件描述符集readset对应于文件描述符6的相应位被置为0,如图2所示:

通常,操作系统通过宏FD_SETSIZE来声明在一个进程中select所能操作的文件描述符的最大数目。例如:
在4.4BSD的头文件中我们可以看到:
#ifndef FD_SETSIZE
#define FD_SETSIZE 1024
#endif
在红帽Linux的头文件<bits/types.h>中我们可以看到:
#define __FD_SETSIZE
1024
以及在头文件<sys/select.h>中我们可以看到:
#include <bits/types.h>
#define FD_SETSIZE __FD_SETSIZE
既定义FD_SETSIZE为1024,一个整数占4个字节,既32位,那么就是用包含32个元素的整数数组来表示文件描述符集。我们可以在头文件中修改这个值来改变select使用的文件描述符集的大小,但是必须重新编译内核才能使修改后的值有效。当前版本的unix操作系统没有限制FD_SETSIZE的最大值,通常只受内存以及系统管理上的限制。
我们明白了文件描述符集的实现机制之后,就可对其进行灵活运用。(以下程序在红帽Linux
6.0下运行通过,函数fd_isempty用于判断文件描述符集是否为空;函数fd_fetch取出文件描述符集中的所有文件描述符)
#include
<stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/select.h>
struct my_fd_set{
fd_set fs;
//定义文件描述符集fs
unsigned int nconnect; //文件描述符集fs中文件描述符的个数
unsigned int
nmaxfd; //文件描述符集fs中最大的文件描述符
};
/*
函数fd_isempty用于判断文件描述符集是否为空,为空返回1,不为空则返回0 */
int fd_isempty(struct my_fd_set
*pfs)
{
int i;
/*
文件描述符集fd_set是通过整数数组来实现的,所以定义整数数组myset的元素个数为文件描述符集fd_set所占内存空间的字节数除以整数所占内存空间的字节数。
*/
unsigned int myset[sizeof(fd_set) / sizeof(int)];
/*
把文件描述符集pfs->fs 拷贝到数组myset */
memcpy(myset, &pfs->fs,
sizeof(fd_set));
for(i = 0; i < sizeof(fd_set) / sizeof(int); i++)
/*
如果myset的某个元素不为0,说明文件描述符集不为空,则函数返回0 */
if (myset)
return 0;
return
1; /* 如果myset的所有元素都为0,说明文件描述符集为空,则函数返回1 */
}
/*
函数fd_fetch对文件描述符集进行位操作,把为1的位换算成相应的文件描述符,然后就可对其进行I/O操作 */
void
fd_fetch(struct my_fd_set *pfs)
{
struct my_fd_set *tempset;
//定义一个临时的结构指针
unsigned int myset[sizeof(fd_set)/sizeof(unsigned int)];
unsigned int i, nbit, nfind, ntemp;
tempset = pfs;
memcpy(myset,
&tempset->fs, sizeof(fd_set));
/*
把最大的文件描述符maxfd除以整数所占的位数,得出maxfd在文件描述符集中相应的位对应于整数数组myset的相应元素的下标,目的是为了减少检索的次数 */
nfind = tempset->nmaxfd / (sizeof(int)*8);
for (i = 0; i <= nfind;
i++) {
/* 如果数组myset的某个元素为0,说明这个元素所对应的文件描述符集的32位全为0,则继续判断下一元素。*/
if
(myset == 0) continue;
/*
如果数组myset的某个元素不为0,说明这个元素所对应的文件描述符集的32位中有为1的,把myset赋值给临时变量ntemp,对ntemp进行位运算,把为1的位换算成相应的文件描述符
*/
ntemp = myset;
/*
nbit记录整数的二进制位数,对ntemp从低到高位进行&1运算,直到整数的最高位,或直到文件描述符集中文件描述符的个数等于0 */
for
(nbit = 0; tempset->nconnect && (nbit < sizeof(int)*8); nbit++) {
if (ntemp & 1) {
/* 如果某位为1,则可得到对应的文件描述符为nbit +
32*I,然后我们可对其进行I/O操作。这里我只是做了简单的显示。*/
printf("i = %d, nbit = %d, The file
description is %d\n", i, nbit, nbit + 32*i);
/*
取出一个文件描述符后,将文件描述符集中文件描述符的个数减1 */
tempset->nconnect--; }
ntemp
>>= 1; // ntemp右移一位
}
}
}

/* 下面的主程序是对以上两个函数的测试 */
main()
{
/* 假设fd1,fd2,fd3为3个文件描述符,实际运用中可为Socket描述符等 */
int fd1 =
7, fd2 = 256, fd3 = 1023, isempty;
struct my_fd_set connect_set;
connect_set.nconnect = 0;
connect_set.nmaxfd = 0;
FD_ZERO(&connect_set.fs);
/* FD_SET操作前对函数fd_isempty进行测试 */
isempty = fd_isempty(&connect_set);
printf("isempty = %d\n",
isempty);
FD_SET(fd1, &connect_set.fs);
FD_SET(fd2,
&connect_set.fs);
FD_SET(fd3, &connect_set.fs);
connect_set.nconnect = 3;
connect_set.nmaxfd = fd3 ;
/*
FD_SET操作后,既把文件描述符加入到文件描述符集之后,对函数fd_isempty进行测试 */
isempty =
fd_isempty(&connect_set);
printf("isempty = %d\n", isempty);
/*
对函数fd_ fetch进行测试 */
fd_fetch(&connect_set);
}

/* 程序输出结果为 :*/
isempty is 1
isempty is 0
i = 0, nbit = 7, The file description is 7
i = 8, nbit = 0, The file description is 256
i = 31, nbit = 31, The file
description is 1023









优质IT资源分享社区为你提供此文。 [font=Tahoma  ]
本站有大量优质C、C++教程视频,资料等资源,包含C,C++基础教程,高级进阶教程等等,教程视频资源涵盖传智播客,极客学院,达内,北大青鸟,猎豹网校等等IT职业培训机构的培训教学视频,价值巨大。欢迎点击下方链接查看。 [font=Tahoma  ]

C、C++教程视频
优质IT资源分享社区(www.itziyuan.top)
一个免费,自由,开放,共享,平等,互助的优质IT资源分享网站。
专注免费分享各大IT培训机构最新培训教学视频,为你的IT学习助力!

!!!回帖受限制请看点击这里!!!
!!!资源失效请在此版块发帖说明!!!

[PS:按 CTRL+D收藏本站网址~]

——“优质IT资源分享社区”管理员专用签名~

本版相似帖子

游客