select函数及fd_set介绍

1. select函数

1. 用途

在编程的过程中，经常会遇到许多阻塞的函数，好像read和网络编程时使用的recv, recvfrom函数都是阻塞的函数，当函数不能成功执行的时候，程序就会一直阻塞在这里，无法执行下面的代码。这时就需要用到非阻塞的编程方式，使用select函数就可以实现非阻塞编程。
       select函数是一个轮循函数，循环询问文件节点，可设置超时时间，超时时间到了就跳过代码继续往下执行。

2. 大致原理

select需要驱动程序的支持，驱动程序实现fops内的poll函数。select通过每个设备文件对应的poll函数提供的信息判断当前是否有资源可用(如可读或写)，如果有的话则返回可用资源的文件描述符个数，没有的话则睡眠，等待有资源变为可用时再被唤醒继续执行。详细的原理请看这里

3. 函数定义

该函数声明如下

int select(int nfds,  fd_set* readset,  fd_set* writeset,  fe_set* exceptset,  struct timeval* timeout);

　　

参数：

nfds           需要检查的文件描述字个数
       readset     用来检查可读性的一组文件描述字。
       writeset     用来检查可写性的一组文件描述字。
       exceptset  用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注：错误不包括在异常条件之内)
       timeout      超时，填NULL为阻塞，填0为非阻塞，其他为一段超时时间

返回值：

返回fd的总数，错误时返回SOCKET_ERROR

2. fd_set结构体

上面select函数中需要用到两个fd_set形参，这个结构体到底做什么用的呢

fd_set其实这是一个数组的宏定义，实际上是一long类型的数组，每一个数组元素都能与一打开的文件句柄(socket、文件、管道、设备等)建立联系，建立联系的工作由程序员完成，当调用select()时，由内核根据IO状态修改fd_set的内容，由此来通知执行了select()的进程哪个句柄可读。

系统提供了FD_SET, FD_CLR, FD_ISSET, FD_ZERO进行操作，声明如下：

FD_SET(int fd, fd_set *fdset);       //将fd加入set集合
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);       //将fd从set集合中清除
FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);     //检测fd是否在set集合中，不在则返回0
FD_ZERO(fd_set *fdset);              //将set清零使集合中不含任何fd

　　

下面写一段程序探究一下这几个宏的工作：

#include <WINSOCK2.H>
int main()
{
	fd_set fdset;
	FD_ZERO(&fdset);
	FD_SET(1, &fdset);
	FD_SET(2, &fdset);
	FD_SET(3, &fdset);
	FD_SET(7, &fdset);
	int isset = FD_ISSET(3, &fdset);
	printf("isset = %d\n", isset);
	FD_CLR(3, &fdset);
	isset = FD_ISSET(3, &fdset);
	printf("isset = %d\n", isset);
	return 0;
}

　　

当使用FD_SET添加完1、2、3、7后，fdset的值如下：

然后经过FD_CLR以后，fd_array[2]就被清除了，数组后面的数据依次往前提，即7被放到了fd_array[2]
       所以isset前后两次打印的值分别为1和0

3. 小结

select的结果会对fd_set造成影响。例如，对于一个监听的socket：

#include <WinSock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"WS2_32.lib")
int main()
{
	FD_SET   ReadSet;
	FD_ZERO(&ReadSet);
	WSADATA   wsaData;
	WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);         //初始化
	SOCKET  ListenSocket = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);  //定义一个监听套接字
	//bind等操作这里省略....	//.....
	FD_SET(ListenSocket, &ReadSet);      //将套接字加入ReadSet集合中
	int isset = FD_ISSET(ListenSocket, &ReadSet);         //这里并没有通过select对fd_set进行筛选
	printf("Before select, isset = %d\n", isset);         //所以这里打印结果为1
	struct timeval tTime;
	tTime.tv_sec = 10;
	tTime.tv_usec = 0;
	select(0, &ReadSet, NULL, NULL, &tTime);       //通过select筛选处于就绪状态的fd
	//这时，刚才的ListenSocket并不在就绪状态(没有连接连入)，那么就从ReadSet中去除它
	isset = FD_ISSET(ListenSocket, &ReadSet);
	printf("After select, isset = %d\n", isset);     //所以这里打印的结果为0
	system("pause");
	return 0;
}

　　

       所以可以使用select以及fd的操作来完成异步的网络消息处理，具体的实现请看这里的例子