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          在網絡程序中,一個進程同時處理多個文件描述符是很常見的情況。select()系統調用可以使進程檢測同時等待的多個I/O設備,當沒有設備準備好時,select()阻塞,其中任一設備準備好時,select()就返回。
          select()的調用形式為:
          #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的第一個參數是文件描述符集中要被檢測的比特數,這個值必須至少比待檢測的最大文件描述符大1;參數readfds指定了被讀監控的文件描述符集;參數writefds指定了被寫監控的文件描述符集;而參數exceptfds指定了被例外條件監控的文件描述符集。
          參數timeout起了定時器的作用:到了指定的時間,無論是否有設備準備好,都返回調用。timeval的結構定義如下:
          struct timeval{
          long tv_sec; //表示幾秒
          long tv_usec; //表示幾微妙
          }
          timeout取不同的值,該調用就表現不同的性質:
          1.timeout為0,調用立即返回;
          2.timeout為NULL,select()調用就阻塞,直到知道有文件描述符就緒;
          3.timeout為正整數,就是一般的定時器。
          select調用返回時,除了那些已經就緒的描述符外,select將清除readfds、writefds和exceptfds中的所有沒有就緒的描述符。select的返回值有如下情況:
          1.正常情況下返回就緒的文件描述符個數;
          2.經過了timeout時長后仍無設備準備好,返回值為0;
          3.如果select被某個信號中斷,它將返回-1并設置errno為EINTR。
          4.如果出錯,返回-1并設置相應的errno。
          系統提供了4個宏對描述符集進行操作:
          #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設置文件描述符集fdset中對應于文件描述符fd的位(設置為1),宏FD_CLR清除文件描述符集fdset中對應于文件描述符fd的位(設置為0),宏FD_ZERO清除文件描述符集fdset中的所有位(既把所有位都設置為0)。使用這3個宏在調用select前設置描述符屏蔽位,在調用select后使用FD_ISSET來檢測文件描述符集fdset中對應于文件描述符fd的位是否被設置。
          過去,描述符集被作為一個整數位屏蔽碼得到實現,但是這種實現對于多于32個的文件描述符將無法工作。描述符集現在通常用整數數組中的位域表示,數組元素的每一位對應一個文件描述符。例如,一個整數占32位,那么整數數組的第一個元素代表文件描述符0到31,數組的第二個元素代表文件描述符32到63,以此類推。宏FD_SET設置整數數組中對應于fd文件描述符的位為1,宏FD_CLR設置整數數組中對應于fd文件描述符的位為0,宏FD_ZERO設置整數數組中的所有位都為0。假設執行如下程序后:
          #include <sys/select.h>
          #include <sys/time.h>
          fd_set readset;
          FD_ZERO(&readset);
          FD_SET(5, &readset);
          FD_SET(33, &readset);
          則文件描述符集readset中對應于文件描述符6和33的相應位被置為1,如圖1所示:

          再執行如下程序后:
          FD_CLR(5, &readset);
          則文件描述符集readset對應于文件描述符6的相應位被置為0,如圖2所示:

          通常,操作系統通過宏FD_SETSIZE來聲明在一個進程中select所能操作的文件描述符的最大數目。例如:
          在4.4BSD的頭文件中我們可以看到:
          #ifndef FD_SETSIZE
          #define FD_SETSIZE 1024
          #endif
          在紅帽linux的頭文件<bits/types.h>中我們可以看到:
          #define __FD_SETSIZE 1024
          以及在頭文件<sys/select.h>中我們可以看到:
          #include <bits/types.h>
          #define FD_SETSIZE __FD_SETSIZE
          既定義FD_SETSIZE為1024,一個整數占4個字節,既32位,那么就是用包含32個元素的整數數組來表示文件描述符集。我們可以在頭文件中修改這個值來改變select使用的文件描述符集的大小,但是必須重新編譯內核才能使修改后的值有效。當前版本的unix操作系統沒有限制FD_SETSIZE的最大值,通常只受內存以及系統管理上的限制。
          我們明白了文件描述符集的實現機制之后,就可對其進行靈活運用。(以下程序在紅帽Linux 6.0下運行通過,函數fd_isempty用于判斷文件描述符集是否為空;函數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; //定義文件描述符集fs
          unsigned int nconnect; //文件描述符集fs中文件描述符的個數
          unsigned int nmaxfd; //文件描述符集fs中最大的文件描述符
          };
          /* 函數fd_isempty用于判斷文件描述符集是否為空,為空返回1,不為空則返回0 */
          int fd_isempty(struct my_fd_set *pfs)
          {
          int i;
          /* 文件描述符集fd_set是通過整數數組來實現的,所以定義整數數組myset的元素個數為文件描述符集fd_set所占內存空間的字節數除以整數所占內存空間的字節數。
          */
          unsigned int myset[sizeof(fd_set) / sizeof(int)];
          /* 把文件描述符集pfs->fs 拷貝到數組myset */
          memcpy(myset, &pfs->fs, sizeof(fd_set));
          for(i = 0; i < sizeof(fd_set) / sizeof(int); i++)
          /* 如果myset的某個元素不為0,說明文件描述符集不為空,則函數返回0 */
          if (myset[i])
          return 0;
          return 1; /* 如果myset的所有元素都為0,說明文件描述符集為空,則函數返回1 */
          }
          /* 函數fd_fetch對文件描述符集進行位操作,把為1的位換算成相應的文件描述符,然后就可對其進行I/O操作 */
          void fd_fetch(struct my_fd_set *pfs)
          {
          struct my_fd_set *tempset; //定義一個臨時的結構指針
          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除以整數所占的位數,得出maxfd在文件描述符集中相應的位對應于整數數組myset的相應元素的下標,目的是為了減少檢索的次數 */
          nfind = tempset->nmaxfd / (sizeof(int)*8);
          for (i = 0; i <= nfind; i++) {
          /* 如果數組myset的某個元素為0,說明這個元素所對應的文件描述符集的32位全為0,則繼續判斷下一元素。*/
          if (myset[i] == 0) continue;
          /* 如果數組myset的某個元素不為0,說明這個元素所對應的文件描述符集的32位中有為1的,把myset[i]賦值給臨時變量ntemp,對ntemp進行位運算,把為1的位換算成相應的文件描述符 */
          ntemp = myset[i];
          /* nbit記錄整數的二進制位數,對ntemp從低到高位進行&1運算,直到整數的最高位,或直到文件描述符集中文件描述符的個數等于0 */
          for (nbit = 0; tempset->nconnect && (nbit < sizeof(int)*8); nbit++) {
          if (ntemp & 1) {
          /* 如果某位為1,則可得到對應的文件描述符為nbit + 32*I,然后我們可對其進行I/O操作。這里我只是做了簡單的顯示。*/
          printf("i = %d, nbit = %d, The file description is %d\n", i, nbit, nbit + 32*i);
          /* 取出一個文件描述符后,將文件描述符集中文件描述符的個數減1 */
          tempset->nconnect--; }
          ntemp >>= 1; // ntemp右移一位
          }
          }
          }

          /* 下面的主程序是對以上兩個函數的測試 */
          main()
          {
          /* 假設fd1,fd2,fd3為3個文件描述符,實際運用中可為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操作前對函數fd_isempty進行測試 */
          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,對函數fd_isempty進行測試 */
          isempty = fd_isempty(&connect_set);
          printf("isempty = %d\n", isempty);
          /* 對函數fd_ fetch進行測試 */
          fd_fetch(&connect_set);
          }

          /* 程序輸出結果為 :*/
          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
          posted on 2007-08-22 14:05 jinfeng_wang 閱讀(770) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: ZZLinux
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