引言
在 《UNIX 網(wǎng)絡(luò)編程》一書 135 頁的末尾提到關(guān)于 select 與 stdio 相關(guān)函數(shù)混用的問題唐础。這里我把它單獨(dú)拿出來，以一個(gè)簡單的例子說明一下。避免之后的使用中出現(xiàn)類似的問題贷洲。
問題根源
兩者的緩沖區(qū)：
- 系統(tǒng) I/O 在內(nèi)核空間中存在緩沖，而在用戶空間沒有晋柱；
- stdio 系列函數(shù)除了在內(nèi)核空間中有緩存优构，在用戶空間也有緩沖；
緩沖區(qū)類型：
- 全緩沖(大部分緩沖都是這類型)
- 行緩沖(例如：stdio雁竞、stdout)
- 無緩沖(例如：stderr)
而具體的問題則是出現(xiàn)在 select 只會(huì)檢測內(nèi)核空間中的緩沖區(qū)钦椭，無法感知用戶空間中的緩沖區(qū)。當(dāng)數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間復(fù)制到用戶空間的時(shí)候，即使該描述符對應(yīng)的緩存空間有數(shù)據(jù)彪腔，select 也不會(huì)再給通知侥锦。如圖：
image.png
示例
-
正常輸出
#include <stdio.h>
#include <sys/select.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define BUFFER 3
#define BUFFER_LEN (BUFFER - 1)
int main()
{
int n;
fd_set rset;
char buffer[BUFFER];
FD_ZERO(&rset);
for (;;)
{
FD_SET(fileno(stdin), &rset);
select(fileno(stdin) + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
n = read(fileno(stdin), buffer, BUFFER_LEN);
printf("讀取到：[%d] 字節(jié)，內(nèi)容為：[%s]\n", n, buffer);
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
}
}
--- input
123456
--- output
讀取到：[2] 字節(jié)德挣，內(nèi)容為：[12]
讀取到：[2] 字節(jié)恭垦，內(nèi)容為：[34]
讀取到：[2] 字節(jié)，內(nèi)容為：[56]
讀取到：[1] 字節(jié)盲厌，內(nèi)容為：[
]
?? Tips
我們分配 3 字節(jié)大小的緩沖區(qū)署照，然后再每次讀取玩緩沖中的數(shù)據(jù)之后，將緩沖中的數(shù)據(jù)清空吗浩，避免影響輸出建芙。當(dāng)我們輸入：123456 并按回車換行時(shí)（實(shí)際：123456\n），內(nèi)容依次輸出了懂扼。最后的 1 字節(jié)內(nèi)容就是最后的換行符禁荸。
我們分析一下從我們輸出完并按下回車到顯示時(shí)，都發(fā)生了什么：
- 輸入回車之后阀湿，數(shù)據(jù)從用戶緩沖復(fù)制到了內(nèi)核緩沖（行緩沖）赶熟；
- select 檢測到 stdin 對應(yīng)的內(nèi)核緩沖有數(shù)據(jù)可讀的時(shí)候，解除阻塞陷嘴；
- read 函數(shù)取 2 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到 buffer 中映砖；
- printf 將 buffer 中的數(shù)據(jù)顯示出來次和，并進(jìn)行下次循環(huán)抖韩，阻塞到 select端考；
- 由于內(nèi)核中還有數(shù)據(jù)未讀完径筏，select 再次解除阻塞棍厌，直至數(shù)據(jù)取完為止童本；
-
混用時(shí)的問題
#include <stdio.h>
#include <sys/select.h>
int main()
{
int n;
fd_set rset;
FD_ZERO(&rset);
for (;;)
{
FD_SET(fileno(stdin), &rset);
select(fileno(stdin) + 1, &rset, NULL, NULL, NULL);
n = getc(stdin);
printf("內(nèi)容為：[%c]\n", n);
}
}
---
intput: 123456
output: 內(nèi)容為：[1]
intput: 9
output: 內(nèi)容為：[2]
output: 內(nèi)容為：[3]
output: 內(nèi)容為：[4]
output: 內(nèi)容為：[5]
output: 內(nèi)容為：[6]
output: 內(nèi)容為：[
output: ]
output: 內(nèi)容為：[9]
我們發(fā)現(xiàn)輸出已經(jīng)出現(xiàn)問題了原探，我們繼續(xù)分析一下該問題是怎么造成的：
- 當(dāng)我們輸入 123456 之后柴底，數(shù)據(jù)由用戶空間緩沖復(fù)制到了內(nèi)核緩沖秒拔；
- select 檢測到有數(shù)據(jù)可讀莫矗，解除阻塞；
- getc 函數(shù)從用戶緩沖中取 1 字節(jié)數(shù)據(jù)砂缩，發(fā)現(xiàn)緩沖中無數(shù)據(jù)可讀作谚，于是將內(nèi)核中的數(shù)據(jù)復(fù)制到用戶緩沖，并取 1 字節(jié)作為輸出梯轻；
- 此時(shí)由于數(shù)據(jù)已經(jīng)全部復(fù)制到了用戶緩沖食磕，所以 select 進(jìn)入阻塞狀態(tài)（即使用戶空間的緩沖中有數(shù)據(jù)可讀）；
- 當(dāng)輸出 9 并回車時(shí)喳挑，該數(shù)據(jù)又被復(fù)制到了內(nèi)核空間（行緩沖）彬伦，select 解除阻塞滔悉；
- getc 函數(shù)從用戶緩沖中取出 1 字節(jié)數(shù)據(jù)輸出（由于用戶緩沖中有數(shù)據(jù)，所以 getc 便不會(huì)再從內(nèi)核中復(fù)制數(shù)據(jù)）单绑；
- 由于內(nèi)核中有數(shù)據(jù)回官，所以 select 便再解除阻塞，getc 再取 1 字節(jié)直到 9 被復(fù)制到用戶緩沖并輸出為止搂橙；
?? Tips
仔細(xì)看最后的輸出歉提，你會(huì)發(fā)現(xiàn) 9 之后的換行符還留在用戶空間緩沖中，該數(shù)據(jù)只能等下次再有數(shù)據(jù)輸出到內(nèi)核空間中才會(huì)得到輸出区转。
