Socket编程中select()的妙用

用过 WinSock API 网友们知道：WinSock 编程中有一很方便的地方便是其
息驱动机制，不管是底层 API 的 WSAAsyncSelect() 还是 MFC 的异步Socket类：
CAsyncSocket，都提供了诸如 FD_ACCEPT、FD_READ、FD_CLOSE 之类的消息
供编程人员捕捉并处理。FD_ACCEPT 通知进程有客户方Socket请求连接，
FD_READ通知进程本地Socket有东东可读，FD_CLOSE通知进程对方Socket已
关闭。那么，BSD Socket 是不是真的相形见拙呢？

非也！ 'cause cpu love unix so.

BSD UNIX中有一系统调用芳名select()完全可以提供类似的消息驱动机制。
cpu郑重宣布：WinSock的WSAAsyncSeclet()不过是此select()的fork版！

bill也是fork出来的嘛，xixi.

select()的机制中提供一fd_set的数据结构，实际上是一long类型的数组，
每一个数组元素都能与一打开的文件句柄（不管是Socket句柄,还是其他
文件或命名管道或设备句柄）建立联系，建立联系的工作由程序员完成，
当调用select()时，由内核根据IO状态修改fd_set的内容，由此来通知执
行了select()的进程哪一Socket或文件可读，下面具体解释：

#include
#include
#include

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

ndfs：select监视的文件句柄数，视进程中打开的文件数而定,一般设为呢要监视各文件
中的最大文件号加一。
readfds：select监视的可读文件句柄集合。
writefds: select监视的可写文件句柄集合。
exceptfds：select监视的异常文件句柄集合。
timeout：本次select()的超时结束时间。（见/usr/sys/select.h，
可精确至百万分之一秒！）

当readfds或writefds中映象的文件可读或可写或超时，本次select()
就结束返回。程序员利用一组系统提供的宏在select()结束时便可判
断哪一文件可读或可写。对Socket编程特别有用的就是readfds。
几只相关的宏解释如下：

FD_ZERO(fd_set *fdset)：清空fdset与所有文件句柄的联系。
FD_SET(int fd, fd_set *fdset)：建立文件句柄fd与fdset的联系。
FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)：清除文件句柄fd与fdset的联系。
FD_ISSET(int fd, fdset *fdset)：检查fdset联系的文件句柄fd是否
可读写，>0表示可读写。
（关于fd_set及相关宏的定义见/usr/include/sys/types.h）

这样，你的socket只需在有东东读的时候才读入，大致如下：

...
int sockfd;
fd_set fdR;
struct timeval timeout = ..;
...
for(;;) {
FD_ZERO(&fdR);
FD_SET(sockfd, &fdR);
switch (select(sockfd + 1, &fdR, NULL, &timeout)) {
case -1:
error handled by u;
case 0:
timeout hanled by u;
default:
if (FD_ISSET(sockfd)) {
now u read or recv something;
/* if sockfd is father and
server socket, u can now
accept() */
}
}
}

所以一个FD_ISSET(sockfd)就相当通知了sockfd可读。
至于struct timeval在此的功能，请man select。不同的timeval设置
使使select()表现出超时结束、无超时阻塞和轮询三种特性。由于
timeval可精确至百万分之一秒，所以Windows的SetTimer()根本不算
什么。你可以用select()做一个超级时钟。

FD_ACCEPT的实现？依然如上，因为客户方socket请求连接时，会发送
连接请求报文，此时select()当然会结束，FD_ISSET(sockfd)当然大
于零，因为有报文可读嘛！至于这方面的应用，主要在于服务方的父
Socket，你若不喜欢主动accept()，可改为如上机制来accept()。

至于FD_CLOSE的实现及处理，颇费了一堆cpu处理时间，未完待续。

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讨论关于利用select()检测对方Socket关闭的问题：

仍然是本地Socket有东东可读，因为对方Socket关闭时，会发一个关闭连接
通知报文，会马上被select()检测到的。关于TCP的连接（三次握手）和关
闭（二次握手）机制，敬请参考有关TCP/IP的书籍。

不知是什么原因，UNIX好象没有提供通知进程关于Socket或Pipe对方关闭的
信号，也可能是cpu所知有限。总之，当对方关闭，一执行recv()或read()，
马上回返回-1，此时全局变量errno的值是115，相应的sys_errlist[errno]
为"Connect refused"（请参考/usr/include/sys/errno.h）。所以，在上
篇的for(;;)...select()程序块中，当有东西可读时，一定要检查recv()或
read()的返回值，返回-1时要作出关断本地Socket的处理，否则select()会
一直认为有东西读，其结果曾几令cpu伤心欲断针脚。不信你可以试试：不检
查recv()返回结果，且将收到的东东（实际没收到）写至标准输出...
在有名管道的编程中也有类似问题出现。具体处理详见拙作：发布一个有用
的Socket客户方原码。

至于主动写Socket时对方突然关闭的处理则可以简单地捕捉信号SIGPIPE并作
出相应关断本地Socket等等的处理。SIGPIPE的解释是：写入无读者方的管道。
在此不作赘述，请详man signal。

以上是cpu在作tcp/ip数据传输实验积累的经验，若有错漏，请狂炮击之。

唉，昨天在hacker区被一帮孙子轰得差点儿没短路。ren cpu(奔腾的心) z80

补充关于select在异步(非阻塞)connect中的应用,刚开始搞socket编程的时候
我一直都用阻塞式的connect,非阻塞connect的问题是由于当时搞proxy scan
而提出的呵呵
通过在网上与网友们的交流及查找相关FAQ,总算知道了怎么解决这一问题.同样
用select可以很好地解决这一问题.大致过程是这样的:

1.将打开的socket设为非阻塞的,可以用fcntl(socket, F_SETFL, O_NDELAY)完
成(有的系统用FNEDLAY也可).

2.发connect调用,这时返回-1,但是errno被设为EINPROGRESS,意即connect仍旧
在进行还没有完成.

3.将打开的socket设进被监视的可写(注意不是可读)文件集合用select进行监视,
如果可写,用
getsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, sizeof(int));
来得到error的值,如果为零,则connect成功.