select()

select()，用于确定一个或多个套接口的状态，对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息，用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口，在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集，并且select()返回满足条件的套接口的数目。

该函数允许进程指示内核等待多个事件中的任何一个发生，并只在有一个或多个事件发生或经历一段时间后才唤醒它。

#include <sys/select.h>

int select(int maxfdpl, fd_set *readset,　fd_set *writeset, fd_set *exceptset,　const struct timeval *timeout);

maxfdpl：   是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1。

readset：   （可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。

writeset：  （可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。

exceptset：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。

timeout：    select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。

函数返回：若有就绪描述符则为其数目；超时则为0；出错则为-1（如捕获到中断信号）。

 

struct timeval{

    long tv_sec;    // seconds

    long tv_usec;  // microseconds

};

timeval参数用于指定这段时间的秒数和微秒数，此参数有三种可能：

1）永远等待：              设为空指针，仅在有一个描述符准备好I/O时才返回。

2）等待一段固定的时间：设置一定的时间，在该时间内有一个描述符准好I/O时返回。

3）不等待：                 设置为0，检测描述符后立即返回（轮询polling）。

前两种情况的等待通常会被进程在等待期间捕获的信号中断，并从信号处理函数返回。

若将select()中间的三个参数都设置为空，则其为比sleep函数更为精确的定时器（sleep睡眠以秒为最小单位）,poll函数也提供类似功能，用的是sleep_us函数（以微秒为单位）。

 

 使用select时最常见的两个编程错误是：忘记对最大描述符加1；忘记描述符集是值-结果参数。

 

使用select对str_cli函数进行重写，这样服务器一终止，客户就能马上得到通知。

早先版本的问题在于：当套接字上发生某些事件时，客户可能阻塞于fgets调用。新版本改为阻塞于select调用，或是等待标准输入可读，或是等待套接字可读。

下图为str_cli函数中由select处理的各种条件。

客户的套接字上的三个条件处理：

1）若对端TCP发送数据，套接字变为可读，并read返回一个大于0的值（即读入数据的字节数）；

2）若对端TCP发送FIN（对端进程终止），套接字变为可读，并read返回0（EOF）；

3）若对端TCP发送RST（对端主机崩溃并重新启动），套接字变为可读，并read返回-1，errno中含有确切的错误码。

 

str_cli函数修订版

void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
    char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE];
    int maxfdpl;
    int filefd = fileno(fp);  // int fileno(FILE *stream)用于获取文件流所使用的文件描述符（把标准I/O文件指针转换为对应的描述符）
    fd_set rset;

    FD_ZERO(&rset);  // 初始化用于检查可读性的描述符集
    for (; ;){
        FD_SET(filefd, &rset); 
        FD_SET(sockfd, &rset);  // 将描述符加入rset集合
        maxfdpl = max(filefd, sockfd) + 1;
        select(maxfdpl, &rset, NULL, NULL, NULL); //  读集合指针非空，写和异常集合指针及时间参数均为空指针，该调用阻塞到某个描述符就绪为止。

        if (FD_ISSET(sockfd, &rset)){   // 检测描述符是否在rset集合中
            if (read(sockfd, recvline, MAXLINE) == 0){
                cout<<"str_cli:server terminated prematurely!"<<endl;
                exit(0); 
            }
            fputs(recvline, stdout);
            bzero(recvline, sizeof(recvline);
        }   

        if (FD_ISSET(filefd, &rset)){
            if (fgets(sendline, MAXLINE, fp) == NULL)
                return;

             write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
        }
    }
}    

 

 终止网络连接通常是调用close函数，但close有两个限制，此时shutdown函数可避免：

1）close把描述符的引用计数减1，仅在该计数变为0时才关闭套接字。使用shutdown可以不管引用计数就激发TCP的正常连接终止；

2）close终止读和写两个方向的数据传送。

调用shutdown关闭一半TCP连接：

 

#include <sys/socket.h>

int shutdown(int sockfd, int howto); // 成功返回0；出错返回-1

howto参数：

1）SHUT_RD：关闭连接的读这一半。套接字中不再有数据可接收，而且套接字接收缓冲区中的现有数据都被丢弃。进程不能再对这样的套接字调用任何读函数。

2）SHUT_WR：关闭连接的写这一半。对于TCP套接字称为半关闭(half-close)。当前留在套接字发送缓冲区中的数据将被发送掉，后跟TCP的正常连接终止序列。

3）SHUT_RDWR：连接的读半部和写半部都关闭。

 

str_cli函数再修订版

void str_cli(FILE *fp, int sockfd)
{
    int maxfdpl, stdineof;
    int filefd = fileno(fp);  // int fileno(FILE *stream)用于获取文件流所使用的文件描述符（把标准I/O文件指针转换为对应的描述符）
    fd_set rset;
    int n;
    char buf[MAXLINE];

    stdineof = 0;    // 初始化为0的新标准
    FD_ZERO(&rset);  // 初始化用于检查可读性的描述符集
    for (; ;){
        if (0 == stdineof)  // 只要该标志为0，每次在循环中总是select标准输入的可读性
            FD_SET(filefd, &rset); 
        FD_SET(sockfd, &rset);  // 将描述符加入rset集合
        maxfdpl = max(filefd, sockfd) + 1;
        select(maxfdpl, &rset, NULL, NULL, NULL); //  读集合指针非空，写和异常集合指针及时间参数均为空指针，该调用阻塞到某个描述符就绪为止。

        if (FD_ISSET(sockfd, &rset)){   // socket is readable
            if ( (n = read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0){
                // 当在套接字读到EOF时，如果已在标准输入上遇到EOF，那就是正常终止；如果在标准输入上未遇到EOF，那么服务器进程已过早终止。
                if (1 == stdineof)
                    return;  // normal termination
                else{
                    cout<<"str_cli:server terminated prematurely!"<<endl;
                    exit(0);
                } 
            }
            
            write(fileno(stdout), buf, n);
        }   

        if (FD_ISSET(filefd, &rset)){  // input is readable
            // 当在标准输入上碰到EOF时，将新标志置1，并向sockfd发送FIN
            if ( (n = read(filefd, buf, MAXLINE) == 0){
                 stdineof = 1;
                 shutdown(sockfd, SHUT_WR);  // send FIN
                 FD_CLR(filefd, &rset);
                 continue;
            }
            
             write(sockfd, buf, n);
        }
    }
}        

函数中改用read和write对缓冲区而不是文本行进行操作，使得select能够如期地工作。