2022-04-22-Linux C 中select函数用法及注意事项

本文主要是介绍2022-04-22-Linux C 中select函数用法及注意事项，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

Linux C 中select函数用法详细介绍及注意事项：
头文件：
/* According to POSIX.1-2001 */
#include <sys/select.h>

/* According to earlier standards */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

// 返回值：若有就绪描述符，则返回就绪描述符数目；成功时返回大于0的值，该值是发生事件（可读、可写、异常）的文件描述符数量，失败时返回-1，若超时则返回0。
第一个参数： nfds：是一个整数值，指集合中所有的文件描述符的范围，即所有的文件描述符的最大值加1。用来指定、表示监视的文件描述符数量，即注册在fd_set变量中文件描述符的数量。而每次新建文件描述符时，其值都会加1，（新建的文件描述符都要被监视）故只需将最大文件描述符值加1作为select函数的第一个参数，加1是因为文件描述符的值是从0开始的。
但要注意，待监听的文件描述符集总是从0， 1， 2，...开始的。所以，假如你要检测的描述符为11， 12， 13，那么系统实际也要监视 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 10。此时真正待监视的描述符的个数为14个，也就是max（11， 12， 13） + 1
注意：
​ 1、如果你要监视描述符11, 12, 13, 但是你把select的第一个参数定为11，实际上只监视0到10， 所以select不会感知到11, 12, 13描述符的变化。
​ 2、如果你要监视描述符11, 12, 13, 且你把select的第一个参数定为14，实际上会监视0-13， 但是，如果你不把描述符 （比如）0 set到描述符集合fd_set中， 那么select也不会感知到0描述符的变化。
​ 所以， select感知到描述符变化的必要条件是，第一个参数要合理，比如定义为(fd_Max + 1), 且把需要监视的文件描述符 set 到文件描述符集合中来。

一个文件描述符集合保存在fd_set变量中，可读，可写，异常这三个文件描述符集合需要使用三个变量来保存，分别是 readfds，writefds，exceptfds。我们可以认为一个fd_set变量是由很多个二进制位构成的数组，每一位表示一个文件描述符是否需要被监视。

第二个参数： fd_set *readfds 是指向 fd_set 结构的指针，这个集合中包括文件描述符，是要监视这些文件描述符的读变化的，即关心是否可以从这些文件中读取数据。
如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读（前提没有超时）；
如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。
可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。

第三个参数： fd_set *writefds 是指向 fd_set 结构的指针，这个集合中包括文件描述符，是要监视这些文件描述符的写变化的，即关心是否可以向这些文件中写入数据。
如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写；
如果没有可写的文件，则根据timeout再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。
可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。

第四个参数： fd_set *exceptfds 同上面两个参数的意图，用来监视文件异常。

struct timeval{
long tv_sec; //秒
long tv_usec; //微秒
}

第五个参数： timeout，参数timeout是select函数的超时时间，传入不同的参数值，将使得函数具有不同的行为（分以下三种情况）：

1）若以 NULL 传入，则将函数置于阻塞状态，直到监视的文件描述符集合中某个文件描述符发生变化，函数才会被唤醒；（阻塞状态即无期限等待下去，这个等待可以被一个信号中断，只有当一个描述符准备好，或者捕获到一个信号时，函数才会返回。如果是捕获到信号，select返回-1，并将变量errno设置成EINTR。）
2）若以 0 秒 && 0 毫秒 即 0 传入，则将函数置为纯粹的非阻塞状态，不管文件描述符是否有变化，函数都立即返回执行。（不等待，而是直接返回，加入的描述符都会被监视，并且返回有事件发生的描述符个数，这种形式通过轮询方式，无阻塞地获得了多个文件描述符状态。）
3）若以大于 0 的值传入，则该值为超时时间值，函数在该时间值内阻塞，在超时时间内若集合中的文件描述符有变化，函数就返回，否则函数在超时后就立即返回。（等待指定的时间。当有描述符符合条件或者超过指定的超时时间的话，函数才会返回。等待总是会被信号中断。）

返回值
成功：> 0，返回三种文件描述符集合中“准备好了的”的文件描述符总数量
错误：返回 -1，并设置 errno
超时：返回 0

错误码：
EBADF：集合中包含无效的文件描述符。（文件描述符已经关闭了，或者文件描述符上已经有错误了）。
EINTR：捕获到一个信号，信号中断异常。
EINVAL：nfds是负的或者timeout中包含的值无效。
ENOMEM：无法为内部表分配内存。

int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); //检测文件描述符集set中对应于文件描述符fd的位是否被设置
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); //清除某一个被监视的文件描述符 fd, 即清除文件描述符集set中对应于文件描述符fd的位(设置为0)
void FD_ZERO(fd_set *set); //清空集合中的文件描述符,将每一位都设置为0，即清除文件描述符集set中的所有位(把所有位都设置为0)
void FD_SET(int fd, fd_set *set); //添加一个文件描述符，将set中的某一位设置成1，即设置文件描述符集set中对应于文件描述符fd的位(设置为1)

使用select的时候，需要注意：
1）我们应该总是设置timeout=0。因为依赖超时的代码通常是不可移植，并且很难调试。
2）nfds的值需要准备且适当。
3）read，recv，write，send和select都会有返回-1的情况，并set errno的值。这些errno必须被恰当的处理。如果你的程序不会接收到任何信号，那么errno永远都不会等于EINTR，如果你的程序并不会设置为非阻塞IO，那么errno就不会等于EAGAIN。
4）调用read，recv，write，send，不要使buffer的长度为0；
5）如果read，recv，write，send调用失败，并且返回的errno不是3）中说的那两种情况，或者返回0，意思是“end-of-file”, 这种情况下我们不应再将文件描述符传递给select。
6）每次调用select之前，timeout都需要重新设置。因为针对 设置超时时间的情况，timeout会被自动更新减少至0。
7）由于select()修改其文件描述符集，如果调用在循环中使用，则必须在每次调用之前重新初始化这些文件描述符集。

优点：
（1）select的可移植性较好，可以跨平台；可跨平台完成文件描述符监听。
（2）select可设置的监听时间 timeout 精度更好，可精确到微秒，而poll为毫秒，pselect为纳秒。

缺点：
（1）select支持的文件描述符数量上限为1024，不能根据用户需求进行更改；
（2）select每次调用时都要将文件描述符集合从用户态拷贝到内核态，开销较大；
（3）select返回的就绪文件描述符集合，需要用户循环遍历所监听的所有文件描述符是否在该集合中，当监听描述符数量很大时效率较低。

问题：
1）监听上限受文件描述符限制，最大1024
2）每次调用select函数时都需要向select函数传递监视对象信息
3）作为监视对象的fd_set变量会发生变化，所以每次调用select函数前要复制并保存原有监视对象的信息；循环中每次都要fd_zero, 及fd_set(xx)。
4）调用select函数后要遍历所有文件描述符,观察作为监视对象的fd_set变量的变化，查找发生变化的套接字文件描述符
5）每次调用select函数时需要向操作系统传递监视对象信息，而应用程序向操作系统传递数据将对程序造成很大的负担。而epoll只向操作系统传递1次监视对象，监视范围或内容发生变化时只通知发生变化的事项。

使用示例：
FD_ZERO(&rfds); // 初始化集合 如果不初始化，会导致不可预期的后果
FD_SET(0, &rfds); // 把文件描述符0加入到监测集合中

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