UNIX环境高级编程读书笔记（十二）—高级IO （2）

shage100

二．I/O多路转接
       如果我们想从多个文件描述符读或写数据，如果我们用以前学过的函数（read,write等）去处理可能会阻塞在一个文件描述符上，不能处理其他的文件描述符。那是因为我们以前学的I/O处理函数，都是阻塞的I/O处理函数，它们的特点是，如果缓冲区里有数据它们就会把数据写到文件中，如果缓存区没有数据他们就会等待（阻塞）直到有数据可读。这就造成了他们无法对多个文件描述符进行操作。而对多个文件描述符进行操作在网络通信方面却是执关重要的。
       一种比较好的解决方案就是I/O多路转接技术。它现构造一张有关文件描述符的列表，然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个已经准备好进行I/O时，该函数才返回。在返回时，它告诉进程那些描述符已经准备好可以进行I/O。poll,selsct,pselect这三个函数使我们能够执行I/O多路转接，下面就分别介绍它们。

2．
名称:：
select
功能：
指行I/O多路转接
头文件：
#include
函数原形：
int select(int maxfdpl,fd_set *restrict readfds,fd_set *restrict writefds,fd_set *testrict exceptfds,struct timeval *testrict tvptr);
参数：
maxfdpl   最大描述符加1
readfds     读描述符集   
writefds    写描述符集
excepfds    异常描述符集
tvptr      愿意等待的时间
返回值：
准备就绪的文件描述符数，若超时则返回0，若出错则返回-1
      

















select函数使我们可以执行I/O多路转接。传向select的参数告诉内核：我们所关系的描述符。对于每个描述符我们所关心的状态。以及我们愿意等待的时间。从select返回时，内核告诉我们：以准备好的描述符的数量。对于读、写或异常这三个状态中的每一个，那些描述符已经准备好。
       这个函数比较复杂，我们一个一个参数的看。
       第一个参数maxfdp1的意思是“最大描述符加1”。也可将第一个参数设置为FD_SETSIZE,这是中的一个常数，它说明了最大的描述符数（经常是1024）。如果将第三个参数设置为我们所关注的最大描述符编号值加一，内核就只需在此范围内寻找打开的位，而不必在三个描述符集中的数百位内搜索。
       中间的三个参数readfds、writefds和exceptfds是指向描述符集的指针。这三个描述符集说明了我们关心的可读(readfds)、可写(writefd)或处于异常条件(wxcepfds)的各个描述符。每个描述符集存放在一个fd_set数据类型中。这种结构相当于一个描述符的数组，它为每个可能的描述符设置1位。
               fd0     fd1     fd2     fd3       fdn
0
0
0
0
…
readfdsà

               fd0     fd1     fd2     fd3       fdn
0
0
0
0
…
writefdsà

               fd0     fd1     fd2     fd3       fdn
0
0
0
0
…
excepfdsà

       可用下面4个函数对描述符集进行操作。

       select的中间三个参数中的任意一个或全部都可以是空指针，这表示对相应状态不关系。如果所有三个指针都是空指针，则select提供了较sleep更精确的计时器。其等待时间可以小于1秒。
      
       tuptr指定最后等待的时间，它的结构是：
struct timeval{
       long tv_sec; 秒
       long tv_usec; 微秒
};
有三种情况：
(1) tvptr==NULL:永远等待。如果捕捉到一个信号则中断此无限等待。当所指定的描述符中的一个已经准备好或捕捉到一个信号则返回。如果捕捉到一个信号，则select返回-1，errno设置为EINTR.
(2) tvptr->tv_sec==0&&tvptr_usec==0 完全不等待。测试所有的描述符并立即返回。这是得到多个描述符的状态而不阻塞select函数的轮询方法。
(3）tvptr->tv_sec!=0||tvptr_usec!=0 等待指定的秒数或微秒数。当指定的描述符之一已准备好，或当指定的时间值已超过时立即返回。如果在超时还没有一个描述符准备好，则返回值是0。

3．
名称:：
FD_ISSET/FD_CLR/FD_SET/FD_ZERO
功能：
描述符集处理函数
头文件：
#include
函数原形：
int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);
void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset);
void FD_SET(int fd,fd_set *fdset);
void FD_ZERO(fd_set *fdset);
参数：
fdset     描述符集
fd        描述符
返回值：
若fd在描述符集中则返回非0值，否则返回0（FD_ISSET）
      













调用FD_ZERO将一个指定的fd_set变量的所有位设置为0。调用FD_SET设置一个fd_set变量的指定位。调用FD_CLR将一指定位清除。最后调用FD_ISSET测试一指定位是否设置。声明了一个描述符集后，必须用FD_ZERO清除其所有位，然后在其中设置我们关心的各个位。
       下面是select函数实现I/O多路转接的一个例子
/*12_3.c*/
#include
#include
#include
#include
#include

int main()
{
int keyboard;
int ret=0;
char c;
fd_set readfd;
struct timeval timeout;
if((keyboard=open(“/dev/tty”,O_RDONLY|O_NONBLOCK))打开标准输入（键盘）的文件描述符*/
    exit(1);/如果失败则退出程序*/
while(1)
{
    timeout.tv_sec=3;/*设置等待时间为3秒*/
    timeout.usec=0;
    FD_ZERO(&readfd);/*初始化描述符集*/
    FD_SET(keyboard,&readfd);/*把标准输入（键盘）加入到描述符集中*/
   
    ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);
    if(ret==0)/*如果超时打印下面的语句*/
        printf(“Time out!\n”);
    if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))/*如果描述符集readfd的keyboard位被设置*/
    {
        read(keyboard,&c,1);/*从键盘上读如一个字符*/
        if(c==’\n’)
            continue;
        printf(“You input is %c\n”,c);
        if(c==’q’)
            break;
    }
}
}
       程序执行后等待用户输入。如果用户输入程序就会把它打印到屏幕上。如果用户在3秒钟未输入任何字符，程序就打印“Time out!”.
       本程序实现了一个文件描述符的非阻塞I/O。


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u1/59291/showart_538605.html