一、I/O復(fù)用概述
I/O復(fù)用概念：
解決進(jìn)程或線程阻塞到某個(gè) I/O 系統(tǒng)調(diào)用而出現(xiàn)的技術(shù)呈驶，使進(jìn)程不阻塞于某個(gè)特定的 I/O 系統(tǒng)調(diào)
I/O復(fù)用使用的場(chǎng)合：
1.當(dāng)客戶處理多個(gè)描述符（通常是交互式輸入努释、網(wǎng)絡(luò)套接字）時(shí)碘梢，必須使用I/O復(fù)用。
2.tcp服務(wù)器既要處理監(jiān)聽套接字伐蒂，又要處理已連接套接字煞躬，一般要使用I/O復(fù)用。
3.如果一個(gè)服務(wù)器既要處理tcp又要處理udp，一般要使用I/O復(fù)用恩沛。
4.如果一個(gè)服務(wù)器要處理多個(gè)服務(wù)或多個(gè)服務(wù)時(shí)在扰，一般要使用I/O復(fù)用。
I/O復(fù)用常用函數(shù)：
select复唤、poll
二健田、select()函數(shù)
select函數(shù)介紹：
int select(int maxfd, fd_set *readset, fd_set *writeset, fd_set *exceptset, const struct timeval *timeout);
功能：輪詢掃描多個(gè)描述符中的任一描述符是否發(fā)生響應(yīng)，或經(jīng)過一段時(shí)間后喚醒
返回值：
0：超時(shí)
-1：出錯(cuò)
0：準(zhǔn)備好的文件描述符數(shù)量
頭文件：
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
超時(shí)時(shí)間：
//該結(jié)構(gòu)體表示等待超時(shí)的時(shí)間
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;
//將select函數(shù)的timeout參數(shù)設(shè)置為NULL則永遠(yuǎn)等待
描述符集合的操作：
select()函數(shù)能對(duì)多個(gè)文件描述符進(jìn)行監(jiān)測(cè)佛纫，如果一個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)描述符妓局，那么select函數(shù)的4個(gè)參數(shù)最多能監(jiān)測(cè)4個(gè)文件描述，那他如何實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)文件描述符的監(jiān)測(cè)的呢呈宇？
大家想一想文件描述符基本具有3種特性（讀好爬、寫、異常）甥啄，如果我們統(tǒng)一將監(jiān)測(cè)可讀的描述符放入可讀集合（readset）存炮，監(jiān)測(cè)可寫的描述符放入可寫集合（writeset），監(jiān)測(cè)異常的描述符放入異常集合（exceptset）蜈漓。然后將這3個(gè)集合傳給select函數(shù)穆桂，是不是就可監(jiān)測(cè)多個(gè)描述符呢.
如何將某個(gè)描述符加入到特定的集合中呢？這時(shí)就需要了解下面的集合操作函數(shù)
/初始化描述符集
void FD_ZERO(fd_set *fdset);
//將一個(gè)描述符添加到描述符集
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
//將一個(gè)描述符從描述符集中刪除
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
//檢測(cè)指定的描述符是否有事件發(fā)生
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
select()函數(shù)整體使用框架：
例子：檢測(cè) 0融虽、4享完、5 描述符是否準(zhǔn)備好讀
while(1)
{
fd_set rset;//創(chuàng)建一個(gè)描述符集rset
FD_ZERO(&rset);//對(duì)描述符集rset清零
FD_SET(0, &rset);//將描述符0加入到描述符集rset中
FD_SET(4, &rset);//將描述符4加入到描述符集rset中
FD_SET(5, &rset);//將描述符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可讀及相應(yīng)的處理代碼
}
if(FD_ISSET(4, &rset))
{
//描述符4可讀及相應(yīng)的處理代碼
}
if(FD_ISSET(5, &rset))
{
//描述符5可讀及相應(yīng)的處理代碼
}
}
}
三、select函數(shù)的應(yīng)用對(duì)比
我們通過udp同時(shí)收發(fā)的例子來說明select的妙處有额。
對(duì)于udp同時(shí)收發(fā)立馬想到的是一個(gè)線程收般又、另一個(gè)線程發(fā)，下面的代碼就是通過多線程來實(shí)現(xiàn)
#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>
//接收線程：負(fù)責(zé)接收消息并顯示
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;
//對(duì)套接字地址進(jìn)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);
//創(chuàng)建套接口
if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
{
perror("socket error");
exit(-1);
}
//設(shè)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");
//創(chuàng)建接收線程
pthread_create(&tid, NULL, recv_thread, (void*)udpfd); //創(chuàng)建線程
printf("\033[32m"); //設(shè)置字體顏色
fflush(stdout);
while(1)
{
//主線程負(fù)責(zé)發(fā)送消息
write(1,"UdpQQ:",6);//1 表示標(biāo)準(zhǔn)輸出
fgets(buf, sizeof(buf), stdin); //等待輸入
buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; //確保輸入的最后一位是'\0'
if(strncmp(buf, "sayto", 5) == 0)
{
char ipbuf[INET_ADDRSTRLEN] = "";
inet_pton(AF_INET, buf+6, &cliaddr.sin_addr);//給addr套接字地址再賦值.
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;
}
運(yùn)行結(jié)果：
用select來完成上述同樣的功能：
#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);
//創(chuàng)建套接字
if( (udpfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
{
perror("socket error");
exit(-1);
}
//套接字端口綁字
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; //創(chuàng)建文件描述符的聚合變量
FD_ZERO(&rset); //文件描述符聚合變量清0
FD_SET(0, &rset);//將標(biāo)準(zhǔn)輸入添加到文件描述符聚合變量中
FD_SET(udpfd, &rset);//將udpfd添加到文件描述符聚合變量中
write(1,"UdpQQ:",6);
if(select(udpfd + 1, &rset, NULL, NULL, NULL) > 0)
{
if(FD_ISSET(0, &rset))//測(cè)試0是否可讀寫
{
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);//給addr套接字地址再賦值.
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))//測(cè)試udpfd是否可讀寫
{
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;
}
運(yùn)行結(jié)果：
