select()——老版的同步IO多路复用

• 英文小册原文地址：​​beej.us/guide/bgnet…​​
• 作者：Beej
• 中文翻译地址：​​www.chanmufeng.com/posts/netwo…​​

我假设你已经读过​​poll()​​的用法了，因此直接进入主题。

​​select()​​​可以同时监听多个socket，当有你感兴趣的（多个）事件中的任何一个发生，内核才会唤醒​​select()​​​。如果你真的想知道的话，​​select()​​会告诉你哪些socket是可以读取的，哪些是可以写入的，哪些引发了异常。

警告：随着连接数越来越多，​​select()​​函数会变得巨慢！这种情况下，推荐你使用​​libevent​​这样的事件库。它会尝试使用你系统上可用的最快方法，获得更好的性能。

看一下​​select()​​的语法：

#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

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

​​select()​​​函数监听多种类型文件描述符的集合，尤其是​​readfd​​​、​​writefd​​​和​​exceptfd​​​。如果你想要知道你是否能从标准输入（standard input）及某个socket descriptor（用 ​​sockfd​​​ 表示）中进行读取，只要将标准输入的文件描述符表——​​0​​​ 与 ​​sockfd​​​ 新增到 ​​readfds​​​ 中。参数​​numfds​​​应设置为最高文件描述符的值加1。在本例中，它应该设置为​​sockfd+1​​​，因为它肯定高于标准输入——​​0​​。

当​​select()​​​返回时，​​readfds​​​将被修改，来反映你选择的哪些file descriptor可以读取。你可以使用下面的宏​​FD_ISSET()​​测试它们。

在进一步讨论之前，我先说一下如何操作这些file descriptor集合，每个集合都是​​fd_set​​类型，下面的宏在此类型上运行：

最后，这个奇怪的​​struct timeval​​是什么？

有时候，你不想永远一直等着别人给你发送数据。也许每隔一段时间你就想在终端上打印“Still Going…”，即使什么都没有发生。这个struct允许你指定超时时间段。如果超过了时间，​​select()​​仍然没有找到任何就绪的file descriptor，它将返回以便你可以继续进行处理。

​​struct timeval​​ 长这样：

struct timeval {
  int tv_sec;     // seconds
  int tv_usec;    // microseconds
};

只需将​​tv_sec​​​设置为等待的秒数，将​​tv_usec​​设置成等待的微秒数。你没看错，这是_micro_seconds，而不是毫秒。一毫秒有1000微秒，一秒钟有1000毫秒。因此，每秒有1000000微秒。为什么是“usec”？“u”应该看起来像我们用来表示“micro”的希腊字母μ（Mu）。

此外，当函数返回时，可能会更新​​timeout​​以显示剩余时间。这取决于你正在运行的Unix类型。

哇！我们有一个微秒级别的计时器！好吧，别指望它。无论你将​​struct timeval​​设置得多么小，你可能还是要等待一小段的 standard Unix timeslice（标准 Unix 时间片段）。

另一件有意思的事情是：如果将​​struct timeval​​​中的字段设置为0，​​select()​​​会在轮询过 sets 中的每个 file descriptor 之后立即timeout。如果将参数​​timeout​​​设置为​​NULL​​​，它将永远不会timeout，而是陷入等待状态，直到至少一个file descriptor已经就绪。如果你不在乎等待时间，可以在​​select()​​​中将其设置为​​NULL​​。

下面的代码段等待2.5秒，等待标准输入中出现某些内容：

/*
** select.c -- a select() demo
*/

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#define STDIN 0  // file descriptor for standard input

int main(void)
{
    struct timeval tv;
    fd_set readfds;

    tv.tv_sec = 2;
    tv.tv_usec = 500000;

    FD_ZERO(&readfds);
    FD_SET(STDIN, &readfds);

    // don't care about writefds and exceptfds:
    select(STDIN+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);

    if (FD_ISSET(STDIN, &readfds))
        printf("A key was pressed!\n");
    else
        printf("Timed out.\n");

    return 0;
}

如果你用的是行缓冲（line buffered）的终端，那么你从键盘输入数据后应该要尽快按下 Enter，否则程序就会发生 timeout。

行缓存：标准输出流遇到换行符\n时冲刷缓存。

你现在可能在想，这个方法用在需要等待数据的 datagram socket 上应该会很棒，你是对的：这可能确实是个不错的方法。有些Unix可以以这种方式使用​​select()​​，有些则不能。如果你想尝试的话，你应该参考一下你系统上的man手册上是怎么写的。

有些Unix系统会更新 ​​struct timeval​​​ 的时间，用来反映 ​​select()​​​ 还剩下多少时间才会 timeout；但是有些并不会这样。如果你想要程序具备可移植性，那就不要依赖这个特性。（如果你确实需要追踪剩下的时间，可以使用 ​​gettimeofday()​​，我知道这让你有点不爽，这也是没有办法的事情。）

如果在 read set 中的 socket 关闭连接了，会怎样？

在这种情况下，​​select()​​​返回时，socket descriptor会被设置为“ready to read”。当你对其执行​​recv()​​​时，​​recv()​​​将返回​​0​​。这样你就知道客户端已经断开连接了。