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fd_set

（一）fd_set 的实现



   fd_set是一组文件描述字(fd)的集合。 UNIX系统在头文件<sys/select.h>中定义常量FD_FD_SETSIZE，它是数据类型fd_set的描述字数量，其值通常是1024，这样就能表示<1024的fd（fd的最大值必须<FD_SETSIZE），先介绍一下fd_set的实现过程。


define FD_SETSIZE 1024
typedef unsigned long fd_mask;
#define NBBY 8 /* number of bits in a byte /
#define NFDBITS (sizeof(fd_mask) * NBBY) / bits per mask */



#define howmany(x, y) (((x) + ((y) - 1)) / (y))
typedef struct fd_set
{
fd_mask fds_bits[howmany(FD_SETSIZE, NFDBITS)];
} fd_set;
#define _fdset_mask(n) ((fd_mask)1 « ((n) % NFDBITS))
#define FD_SET(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] |= _fdset_mask(n))
#define FD_CLR(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] &= ~_fdset_mask(n))
#define FD_ISSET(n, p) ((p)->fds_bits[(n)/NFDBITS] & _fdset_mask(n))
#define FD_COPY(f, t) bcopy(f, t, sizeof((f)))
#define FD_ZERO(p) bzero(p, sizeof((p)))



（二）fd_set的用法



FD_ZERO(fd_set *fdset);//将指定的文件描述符集清空，在对文件描述符集合进行设置前，必须对其进行初始化，如果不清空，由于在系统分配内存空间后，通常并不作清空处理，所以结果是不可知的。



FD_SET(fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符。



FD_CLR(fd_set *fdset);用于在文件描述符集合中删除一个文件描述符。

FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset);用于测试指定的文件描述符是否在该集合中。



(三)fd_set 应用模型



static int Func()
{
int i = 0;
int rv = -1;
fd_set readfds;//读集合
fd_set writefds;//写集合
struct timeval tv;
struct timeval *tvp;
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
tvp = &tv;



while (1) 

{

	FD_ZERO(&readfds);//清空集合

	FD_ZERO(&writefds);

	FD_SET(tcp_sock, &readfds);//加入服务器集合



	for (i = 0; i < MAX_CLIENTS; i++)

	{

		if (-1 != client_array[i].sock)

		{

			FD_SET(client_array[i].sock, &readfds);//加入客户端集合

		}

	}



	rv = select(FD_SETSIZE, &readfds, &writefds, NULL, tvp);

	if (rv < 0)

	{

		continue;

	}

	

	if (FD_ISSET(tcp_sock, &readfds))

	{

		deal_connect(PORT_NMP);

	}

	

	for (i=0; i<MAX_CLIENTS; i++)

	{

		if (client_array[i].sock != -1 && FD_ISSET(client_array[i].sock, &readfds))

		{

			deal_request(&client_array[i]);

		}

	}

} } <!-- more --> int   select(  int   nfds , fd_set*   readfds , fd_set*   writefds , fd_set*   exceptfds , const struct timeval*   timeout  );


nfds：本参数忽略，仅起到兼容作用。
readfds：（可选）指针，指向一组等待可读性检查的套接口。
writefds：（可选）指针，指向一组等待可写性检查的套接口。
exceptfds：（可选）指针，指向一组等待错误检查的套接口。
timeout：select()最多等待时间，对阻塞操作则为NULL。



注释：
本函数用于确定一个或多个套接口的状态。对每一个套接口，调用者可查询它的可读性、可写性及错误状态信息。用fd_set结构来表示一组等待检查的套接口。在调用返回时，这个结构存有满足一定条件的套接口组的子集，并且select()返回满足条件的套接口的数目。有一组宏可用于对fd_set的操作，这些宏与Berkeley Unix软件中的兼容，但内部的表达是完全不同的。
readfds参数标识等待可读性检查的套接口。如果该套接口正处于监听listen()状态，则若有连接请求到达，该套接口便被标识为可读，这样一个accept()调用保证可以无阻塞完成。对其他套接口而言，可读性意味着有排队数据供读取。或者对于SOCK_STREAM类型套接口来说，相对于该套接口的虚套接口已关闭，于是recv()或recvfrom()操作均能无阻塞完成。如果虚电路被“优雅地”中止，则recv()不读取数据立即返回；如果虚电路被强制复位，则recv()将以WSAECONNRESET错误立即返回。如果SO_OOBINLINE选项被设置，则将检查带外数据是否存在（参见setsockopt()）。
writefds参数标识等待可写性检查的套接口。如果一个套接口正在connect()连接（非阻塞），可写性意味着连接顺利建立。如果套接口并未处于connect()调用中，可写性意味着send()和sendto()调用将无阻塞完成。〔但并未指出这个保证在多长时间内有效，特别是在多线程环境中〕。
exceptfds参数标识等待带外数据存在性或意味错误条件检查的套接口。请注意如果设置了SO_OOBINLINE选项为假FALSE，则只能用这种方法来检查带外数据的存在与否。对于SO_STREAM类型套接口，远端造成的连接中止和KEEPALIVE错误都将被作为意味出错。如果套接口正在进行连接connect()（非阻塞方式），则连接试图的失败将会表现在exceptfds参数中。
如果对readfds、writefds或exceptfds中任一个组类不感兴趣，可将它置为空NULL。
在winsock.h头文件中共定义了四个宏来操作描述字集。FD_SETSIZE变量用于确定一个集合中最多有多少描述字（FD_SETSIZE缺省值为64，可在包含winsock.h前用#define FD_SETSIZE来改变该值）。对于内部表示，fd_set被表示成一个套接口的队列，最后一个有效元素的后续元素为INVAL_SOCKET。宏为：
FD_CLR(s,set)：从集合set中删除描述字s。
FD_ISSET(s,set)：若s为集合中一员，非零；否则为零。
FD_SET(s,set)：向集合添加描述字s。
FD_ZERO(set)：将set初始化为空集NULL。
timeout参数控制select()完成的时间。若timeout参数为空指针，则select()将一直阻塞到有一个描述字满足条件。否则的话，timeout指向一个timeval结构，其中指定了select()调用在返回前等待多长时间。如果timeval为{0,0}，则select()立即返回，这可用于探询所选套接口的状态。如果处于这种状态，则select()调用可认为是非阻塞的，且一切适用于非阻塞调用的假设都适用于它。举例来说，阻塞钩子函数不应被调用，且WINDOWS套接口实现不应yield。



返回值：
select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。



错误代码：
WSANOTINITIALISED：在使用此API之前应首先成功地调用WSAStartup()。
WSAENETDOWN：WINDOWS套接口实现检测到网络子系统失效。
WSAEINVAL：超时时间值非法。
WSAEINTR：通过一个WSACancelBlockingCall()来取消一个（阻塞的）调用。
WSAEINPROGRESS：一个阻塞的WINDOWS套接口调用正在运行中。
WSAENOTSOCK：描述字集合中包含有非套接口的元素。



范例 :



sock= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);



struct sockaddr_in addr; //告诉sock 应该再什么地方licence
memset(&addr,0,sizeof(addr));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(11111); //端口啦
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //在本机的所有ip上开始监听



bind (sock,(sockaddr *)&addr,sizeof(addr));//bind….



listen(sock,5); //最大5个队列



SOCKET socka; //这个用来接受一个连接
fd_set rfd; // 描述符集 这个将用来测试有没有一个可用的连接
struct timeval timeout;



FD_ZERO(&rfd); //总是这样先清空一个描述符集



timeout.tv_sec=60; //等下select用到这个
timeout.tv_usec=0;



u_long ul=1;



ioctlsocket(sock,FIONBIO,&ul); //用非阻塞的连接



//现在开始用select
FD_SET(sock,&rfd); //把sock放入要测试的描述符集 就是说把sock放入了rfd里面 这样下一步调用select对rfd进行测试的时候就会测试sock了(因为我们将sock放入的rdf) 一个描述符集可以包含多个被测试的描述符,
if(select(sock+1,&rfd,0,0, &timeout)==0)

{ //这个大括号接上面的,返回0那么就超过了timeout预定的时间



//处理….



}



if(FD_ISSET(sock,&rfd))
{ //有一个描述符准备好了



socka=accept(sock,0,0); //一个用来测试读 一个用来测试写



FD_ZERO(&rfd);



FD_ZERO(&wfd);



FD_SET(socka,&rfd);//把socka放入读描述符集



FD_SET(sockb,&rfd);//把sockb放入读描述符集



FD_SET(socka,&wfd);把socka放入写描述符集



FD_SET(sockb,&wfd);把sockb放入写描述符集



if(SOCKET_ERROR!=select(0,&rfd,&wfd,0,0)) //测试这两个描述符集,永不超时 其中rfd只用来测试读 wfd只用来测试写



{ //没有错误



if(FD_ISSET(socka,&rfd)) //socka可读



{…}



if(FD_ISSET(sockb,&rfd) //sockb可读



{…}



if(FD_ISSET(socka,&wfd) //socka 可写



{…}



if(FD_ISSET(sockb,&wfd) //sockb可写



{…}



}



select()函数主要是建立在fd_set类型的基础上的。fd_set（它比较重要所以先介绍一下）是一组文件描述字(fd)的集合，它用一位来表示一个fd（下面会仔细介绍），对于fd_set类型通过下面四个宏来操作：



fd_set set;



FD_ZERO(&set);       /* 将set清零使集合中不含任何fd*/



FD_SET(fd, &set);    /* 将fd加入set集合 */



FD_CLR(fd, &set);    /* 将fd从set集合中清除 */



FD_ISSET(fd, &set);  /* 测试fd是否在set集合中*/


过去，一个fd_set通常只能包含<32的fd（文件描述字），因为fd_set其 实只用了一个32位矢量来表示fd；现在,UNIX系统通常会在头文件<sys/select.h>中定义常量FD_SETSIZE，它是数 据类型fd_set的描述字数量，其值通常是1024，这样就能表示<1024的fd。根据fd_set的位矢量实现，我们可以重新理解操作 fd_set的四个宏：



fd_set set;


FD_ZERO(&set); /*将set的所有位置0，如set在内存中占8位则将set置为



00000000*/



FD_SET(0, &set); /* 将set的第0位置1，如set原来是00000000，则现在变为10000000，这样fd==1的文件描述字就被加进set中了 */



FD_CLR(4, &set); /*将set的第4位置0，如set原来是10001000，则现在变为10000000，这样fd==4的文件描述字就被从set中清除了 */



FD_ISSET(5, &set); /* 测试set的第5位是否为1，如果set原来是10000100，则返回非零，表明fd==5的文件描述字在set中；否则返回0*/



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注意fd的最大值必须<FD_SETSIZE。



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select函数的接口比较简单：



int select(int nfds, fd_set *readset, fd_set *writeset,


fd_set* exceptset, struct timeval *timeout);



功能：



测试指定的fd可读？可写？有异常条件待处理？



参数：



nfds



需要检查的文件描述字个数（即检查到fd_set的第几位），数值应该比三组fd_set中 所含的最大fd值更大，一般设为三组fd_set中所含的最大fd值加1（如在readset,writeset,exceptset中所含最大的fd为 5，则nfds=6，因为fd是从0开始的）。设这个值是为提高效率，使函数不必检查fd_set的所有1024位。



readset



 用来检查可读性的一组文件描述字。


writeset



 用来检查可写性的一组文件描述字。


exceptset



 用来检查是否有异常条件出现的文件描述字。(注：错误不包括在异常条件之内)


timeout



有三种可能：





  1. timeout=NULL（阻塞：直到有一个fd位被置为1函数才返回）




  2. timeout所指向的结构设为非零时间（等待固定时间：有一个fd位被置为1或者时间耗尽，函数均返回）




  3. timeout所指向的结构，时间设为0（非阻塞：函数检查完每个fd后立即返回）





返回值：



返回对应位仍然为1的fd的总数。



Remarks：



三组fd_set均将某些fd位置0，只有那些可读，可写以及有异常条件待处理的fd位仍然为1。



使用select函数的过程一般是：



先调用宏FD_ZERO将指定的fd_set清零，然后调用宏FD_SET将需要测试的fd加入fd_set，接着调用函数select测试fd_set中的所有fd，最后用宏FD_ISSET检查某个fd在函数select调用后，相应位是否仍然为1。



  在过去，一个fd_set通常只能包含少于等于32个文件描述符，因为fd_set其实只用了一个int的比特矢量来实现，在大多数情况下，检查 fd_set能包括任意值的文件描述符是系统的责任，但确定你的fd_set到底能放多少有时你应该检查/修改宏FD_SETSIZE的值。*这个值是系 统相关的*，同时检查你的系统中的select() 的man手册。有一些系统对多于1024个文件描述符的支持有问题


select()调用返回处于就绪状态并且已经包含在fd_set结构中的描述字总数；如果超时则返回0；否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError获取相应错误代码。
当返回为-1时，所有描述符集清0。
当返回为0时，表示超时。
当返回为正数时，表示已经准备好的描述符数。
select（）返回后，在3个描述符集里，依旧是1的位就是准备好的描述符。这也就是为什么，每次用select后都要用FD_ISSET的原因。


Category linux