一、I/O复用概述
I/O复用概念：
解决进程或线程阻塞到某个 I/O 系统调用而出现的技术，使进程不阻塞于某个特定的 I/O 系统调
I/O复用使用的场合：
1.当客户处理多个描述符（通常是交互式输入、网络套接字）时，必须使用I/O复用。
2.tcp服务器既要处理监听套接字，又要处理已连接套接字，一般要使用I/O复用。
3.如果一个服务器既要处理tcp又要处理udp，一般要使用I/O复用。
4.如果一个服务器要处理多个服务或多个服务时，一般要使用I/O复用。
I/O复用常用函数：
select、poll
二、select()函数
select函数介绍：
int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);
功能：轮询扫描多个描述符中的任一描述符是否发生响应，或经过一段时间后唤醒
返回值：
0：超时
-1：出错
0：准备好的文件描述符数量
头文件：
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
超时时间：
//该结构体表示等待超时的时间
struct timeval{
long tv_sec;//秒
long tv_usec;//微秒
};
//比如等待10.2秒
struct timeval timeout;
timeoout.tv_sec = 10;
timeoout.tv_usec = 200000;
//将select函数的timeout参数设置为NULL则永远等待
描述符集合的操作：
select()函数能对多个文件描述符进行监测，如果一个参数对应一个描述符，那么select函数的4个参数最多能监测4个文件描述，那他如何实现对多个文件描述符的监测的呢？
大家想一想文件描述符基本具有3种特性（读、写、异常），如果我们统一将监测可读的描述符放入可读集合（readset），监测可写的描述符放入可写集合（writeset），监测异常的描述符放入异常集合（exceptset）。然后将这3个集合传给select函数，是不是就可监测多个描述符呢.
如何将某个描述符加入到特定的集合中呢？这时就需要了解下面的集合操作函数
/初始化描述符集
void FD_ZERO(fd_set *fdset);
//将一个描述符添加到描述符集
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
//将一个描述符从描述符集中删除
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
//检测指定的描述符是否有事件发生
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
select()函数整体使用框架：
例子：检测 0、4、5 描述符是否准备好读
while(1)
{
fd_set rset;//创建一个描述符集rset
FD_ZERO(&rset);//对描述符集rset清零
FD_SET(0, &rset);//将描述符0加入到描述符集rset中
FD_SET(4, &rset);//将描述符4加入到描述符集rset中
FD_SET(5, &rset);//将描述符5加入到描述符集rset中
if(select(5+1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)
{
if(FD_ISSET(0, &rset))
{
//描述符0可读及相应的处理代码
}
if(FD_ISSET(4, &rset))
{
//描述符4可读及相应的处理代码
}
if(FD_ISSET(5, &rset))
{
//描述符5可读及相应的处理代码
}
}
}
三、select函数的应用对比
我们通过udp同时收发的例子来说明select的妙处。
对于udp同时收发立马想到的是一个线程收、另一个线程发，下面的代码就是通过多线程来实现
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
//接收线程：负责接收消息并显示
void *recv_thread(void* arg)
{
int udpfd = (int)arg;
struct sockaddr_in addr;
socklen_t addrlen = sizeof(addr);
bzero(&addr,sizeof(addr));
while(1)
{
char buf[200] = "";
char ipbuf[16] = "";
recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);
printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);
write(1,"UdpQQ:",6);
}
return NULL;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
char buf[100] = "";
int udpfd = 0;
pthread_t tid;
struct sockaddr_in addr;
struct sockaddr_in cliaddr;
//对套接字地址进行初始化
bzero(&addr,sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(8000);
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bzero(&cliaddr,sizeof(cliaddr));
cliaddr.sin_family = AF_INET;
cliaddr.sin_port = htons(8000);
//创建套接口
if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
{
perror("socket error");
exit(-1);
}
//设置端口
if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
{
perror("bind error");
close(udpfd);
exit(-1);
}
printf("input: \"sayto 192.168.221.X\" to sendmsg to somebody\n");
//创建接收线程
pthread_create(&tid, NULL, recv_thread, (void*)udpfd); //创建线程
printf("\033[32m"); //设置字体颜色
fflush(stdout);
while(1)
{
//主线程负责发送消息
write(1,"UdpQQ:",6);//1 表示标准输出
fgets(buf, sizeof(buf), stdin); //等待输入
buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; //确保输入的最后一位是'\0'
if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)
{
char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";
inet_pton(AF_INET, buf+6, &cliaddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值.
printf("\rconnect %s successful!\n",inet_ntop(AF_INET,&cliaddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));
continue;
}
else if(strncmp(buf, "exit",4) == 0)
{
close(udpfd);
exit(0);
}
sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
}
return 0;
}
运行结果：
用select来完成上述同样的功能：
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
int udpfd = 0;
struct sockaddr_in saddr;
struct sockaddr_in caddr;
bzero(&saddr,sizeof(saddr));
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_port = htons(8000);
saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bzero(&caddr,sizeof(caddr));
caddr.sin_family = AF_INET;
caddr.sin_port = htons(8000);
//创建套接字
if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
{
perror("socket error");
exit(-1);
}
//套接字端口绑字
if(bind(udpfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) != 0)
{
perror("bind error");
close(udpfd);
exit(-1);
}
printf("input: \"sayto 192.168.220.X\" to sendmsg to somebody\033[32m\n");
while(1)
{
char buf[100]="";
fd_set rset; //创建文件描述符的聚合变量
FD_ZERO(&rset); //文件描述符聚合变量清0
FD_SET(0, &rset);//将标准输入添加到文件描述符聚合变量中
FD_SET(udpfd, &rset);//将udpfd添加到文件描述符聚合变量中
write(1,"UdpQQ:",6);
if(select(udpfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)
{
if(FD_ISSET(0, &rset))//测试0是否可读写
{
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)
{
char ipbuf[16] = "";
inet_pton(AF_INET, buf+6, &caddr.sin_addr);//给addr套接字地址再赋值.
printf("\rsay to %s\n",inet_ntop(AF_INET,&caddr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)));
continue;
}
else if(strcmp(buf, "exit")==0)
{
close(udpfd);
exit(0);
}
sendto(udpfd, buf, strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&caddr, sizeof(caddr));
}
if(FD_ISSET(udpfd, &rset))//测试udpfd是否可读写
{
struct sockaddr_in addr;
char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";
socklen_t addrlen = sizeof(addr);
bzero(&addr,sizeof(addr));
recvfrom(udpfd, buf, 100, 0, (struct sockaddr*)&addr, &addrlen);
printf("\r\033[31m[%s]:\033[32m%s\n",inet_ntop(AF_INET,&addr.sin_addr,ipbuf,sizeof(ipbuf)),buf);
}
}
}
return 0;
}
运行结果：
