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C++中的select函数的使用

2023-07-05 07:06:19 深夜i -- --

C++ select函数使用

在C++编程中，select函数是一个非常有用的函数。它允许程序员检测多个文件描述符的状态，以便在任一文件描述符准备好可读、可写或出错时通知程序员。这个函数通常被用来监控套接字，因此在客户端-服务器应用程序和网络编程中非常常用。

在C++中，select函数有如下语法：


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

其中，参数nfds是最后一个文件描述符加1的值（int fdmax = nfds - 1），readfds是一个指向fd_set结构的指针，表示读取状态，writefds是一个指向fd_set结构的指针，表示写入状态，exceptfds同理也是一个指向fd_set结构的指针，表示异常状态，timeout指针指向一个timeval结构，表示阻塞等待的最长时间，如果timeout是NULL，则select函数将一直等待，直到有数据可以读。

fd_set结构体被用于保存文件描述符集合。当在调用select()时，读取fd_set结构体中的文件描述符，如果其中1个文件描述符可以读取（即已经准备好），则select函数返回1，否则select函数返回0。

一个基本的使用例子如下：


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#define PORT 8080
int main() {
  int server_fd, new_socket, valread;
  struct sockaddr_in address;
  int opt = 1;
  int addrlen = sizeof(address);
  char buffer[1024] = {0};
  fd_set readfds;
  // 创建socket文件描述符
  if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
    perror("socket failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  // 绑定socket到指定IP和端口
  if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {
    perror("setsockopt");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  address.sin_family = AF_INET;
  address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  address.sin_port = htons(PORT);
  if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
    perror("bind failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  // 监听文件描述符上的连接请求
  if (listen(server_fd, 3) < 0) {
    perror("listen");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  printf("Listening on port %d...\n", PORT);
  // 清除fd_set数据集合
  FD_ZERO(&readfds);
  // 将服务端socket文件描述符添加到fd_set数据集合中
  FD_SET(server_fd, &readfds);
  while (true) {
    int max_fd = server_fd;
    // 遍历fd_set中的文件描述符并进行处理
    for (int i = 0; i <= max_fd; i++) {
      if (FD_ISSET(i, &readfds)) {
        // 如果是服务器文件描述符，则创建新套接字
        if (i == server_fd) {
          if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
            perror("accept");
            exit(EXIT_FAILURE);
          }
          printf("New connection...\n");
          // 将新套接字加入fd_set的数据集合中
          FD_SET(new_socket, &readfds);
          if (new_socket > max_fd)
            max_fd = new_socket;
          
        } else {
          // 否则从客户端接收数据
          valread = read(i, buffer, 1024);
          if (valread == 0) {
            // 如果客户端关闭连接，则从fd_set中删除该套接字
            close(i);
            printf("Disconnected socket %d.\n", i);
            FD_CLR(i, &readfds);
          } else {
            printf("Received data: %s", buffer);
          }
        }
      }
    }
  }
  return 0;
}

在上述代码中，我们创建了一个简单的TCP服务器，可以接受来自客户端的连接，并从客户端接收数据。我们使用select()来同时处理多个文件描述符的状态。在主函数中的while循环中，我们使用FD_ZERO(&readfds)来初始化fd_set结构体，并使用FD_SET()将服务器的socket文件描述符添加到fd_set中。

接下来，在遍历fd_set时，我们使用FD_ISSET()检查当前文件描述符是否处于可读取状态（即是否可以接受数据）。如果是服务器socket文件描述符，则通过accept()创建一个新套接字，并将其添加到fd_set中。否则，我们从客户端读取数据并在控制台中打印出来。

如果客户端关闭了连接，则我们从fd_set集合中删除该套接字，并使用FD_CLR()函数。最后，我们使用FD_SET()将新的套接字添加到fd_set结构体中。

总之，select函数是一个非常有用的工具，在多个文件描述符的情况下能够简化程序开发，并且能够监控文件描述符集合的状态，有助于开发高效的客户端-服务器应用程序和网络编程。

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