Linux网络 | 多路转接selec

前言：本节内容讲述IO模型中多路转接的select。博主会先介绍接口，然后实现代码。接下来废话不多说，开始我们的学习吧！

ps：本节内容代码难度大，友友们要多多练习哦！

select相关接口

select代码

准备文件

select_server.hpp

main.cc

select相关接口

select:只负责进行等待，一次可以等待多个fd。

先看select接口，其中nfds就是等待的最多的文件描述符的值+1。即maxfd +1。然后返回值：

        >0:有n个fd就绪。
        =0: 超时，没有错误，但是没有fd就绪。
        <0: 出错了。

然后看最后一个参数timeout, timeval是一个结构体类型。定义如下：

这个timeval是时间结构体。表示给select设置等待方式。比如说如果设置成timeout5,0)。就是代表每隔五秒，醒来，重新等待一次。如果设置成timeout{0,0}，那么就相当于非阻塞了，因为不会等待。如果设置成NULL，阻塞等待。一直等，直到有一个文件描述符是就绪的。

并且，timeout是一个输入输出型参数。就是我们输入的时候5秒，如果两秒过去了，我们再拿出来，就变成了timeoutf{3,0}。

最后看一下其他三个参数。其他三个参数都是fd_set类型。这个fd_set类型是内核提供的一种类型，它是位图（之所以用位图，是因为文件描述符就是0， 1， 2， 3，4这种整形）。这个位图是干什么的呢？首先我们要知道，我们的fd有什么状态呢？

1、读就绪。
2、写就绪。
3、异常。

一共三个事件状态，这三个事件状态对映了上面fd_set类型的三个参数。如果一个fd读就绪，就设置进readfds，如果一个fd写就绪，就设置进writefds，如果一个fd异常了同理。

下面我们只讨论一个readfds，其他两个类似。

谈readfds，这个readfds是输入输出型参数。当输入时，用户告诉内核，我给你的一个或者多fd，你要帮我关心上面的读事件。如果读事件就绪了，就要告诉我。

当select返回时，那么readfds输出，就相当于内核告诉用户，用户让内核关心的多个fd中，有哪些条件就绪了，用户就赶紧读吧。readfds的比特位的位置，表示文件描述符编号。当输入的时候，比特位的内容，0或者1，表示是否需要内核关心。当返回的时候，0或者1表示那些用户关心的fd，上面的读时间已经就绪了。所以，fd_set是一张位图，用来让用户和内核传递fd是否就绪的信息的。

下面，我们写代码，来加深我们对select的理解。

select代码

准备文件

先准备文件：

main.cc用来启动select服务。然后select_server.hpp用来定义select服务对象。 Socket.hpp是一个组件，博主前面的TCP文章写过，这里不解释。Log.hpp是一个日志组件，这个博主在日志章节也讲过，不解释。

select_server.hpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Log.hpp"
#include "Socket.hpp"
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>int defaultport = 8080;
static const int fd_num_max = (sizeof(fd_set) * 8); // 设置最大fd的默认值
int defaultfd = -1;                                 // 辅助数组默认初始值class SelectServer
{
public:SelectServer(uint16_t port = defaultport): port_(port){// 初始化辅助数组for (int i = 0; i < fd_num_max; i++){fd_array[i] = defaultfd;cout << "fd_array[" << i << "]" << " : " << fd_array[i] << endl;}}~SelectServer(){listensock_.Close();}bool Init(){listensock_.InitSocket();listensock_.Bind(port_);listensock_.Listen();}////void HanderEvent(fd_set &rfds){for (int i = 0; i < fd_num_max; i++){int fd = fd_array[i];if (fd == defaultfd) continue;  //这个文件描述符不关心//然后根据rfds判断是否fd就绪if (FD_ISSET(listensock_.Fd(), &rfds))   //判断就绪{if (fd == listensock_.Fd())  //判断是不是新连接// 我们连接的事件就绪了。string clientip;uint16_t clientport = 0;int sock = listensock_.Accept(&clientip, &clientport); // 获取的时候会不会阻塞在这里？不会，因为上层已经告诉我们就绪了。if (sock < 0){continue;}// 只需要将新连接添加到辅助数组， 下一次循环， 自动就会关心新连接。// sock->fd_array[]int pos = 1;for (int i = 1; i < fd_num_max; i++){if (fd_array[pos] != defaultfd)continue;elsebreak;}if (pos == fd_num_max){lg(Waring, "server is full, close %d now", sock);close(sock);}else{fd_array[pos] = sock;// 1000}}else{//读事件就绪char buffer[1024];ssize_t n = read(fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (n > 0){buffer[n] = 0;cout << "get a message:" << buffer << endl;}}}}//void Start(){int listensock = listensock_.Fd();fd_array[0] = listensock;for (;;){// 创建rfds和初始化rfdsfd_set rfds;FD_ZERO(&rfds);int maxfd = fd_array[0];for (int i = 0; i < fd_num_max; i++) // 第一次循环{if (fd_array[i] == defaultfd) // 如果辅助数组没有被设置过， 则不关心这个文件描述符{continue;}// 设置过， 就关心这个文件描述符， 就设置。FD_SET(listensock, &rfds);// 更新一下最大的fdif (maxfd < fd_array[i]){maxfd = fd_array[i];}}// accept不知能直接accept。 因为accept就是在检测listensock上面的事件, 但是一检测， 如果对方没有connect， 那么就阻塞住了， 我还怎么继续下去呢？// 这里的新连接到来是什么呢？ 新连接到来其实就相当于读事件就绪。fd_set wfds;struct timeval timeout = {5, 0};                              // 输入输出，可能要进行周期的重复设置。int n = select(maxfd + 1, &rfds, nullptr, nullptr, &timeout); // 如果事件就绪，上层不处理，select会一直通知你。所以就要处理// 如果select告诉你就绪了，接下来的一次读取，我们读取fd的时候， 不会被阻塞。因为底层数据已经就绪了。 我们不需要等了， 只需要读switch (n){case 0:cout << "time out, timeout: " << timeout.tv_sec << "." << timeout.tv_sec << endl;break;case -1:cerr << "select error" << endl;break;default:// 有时间就绪了,TOODcout << "get a link!!!" << endl;HanderEvent(rfds); // 就绪的事件和fd怎么知道只有一个额？？// 处理break;}}}private:Socket listensock_;uint16_t port_;int fd_array[fd_num_max];
};

main.cc

#include"select_server.hpp"
#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;int main()
{shared_ptr<SelectServer> svr(new SelectServer());svr->Init();svr->Start();return 0;
}