author: hjjdebugdate: 2026年 01月 25日 星期日 15:08:37 CSTdescrip: select 函数详解.文章目录0: I/O 多路复用是什么意思 ??1. select 函数可以同时支持多少路I/O ?1.1. server_fd 是一个整数1.2 read_fds 是什么?1.3 read_fds 赋值.2. 使用select 的注意事项.2.1 timeout 值必需每次都要初始化.2.2 fd_set 值必需每次都要初始化.0: I/O 多路复用是什么意思 ??如果一个程序需要用到多个I/O, 例如从键盘读数, 从3个socket 中读数,这就是4路I/O 读操作.因为对I/O 的读写, read, write 是阻塞的, 当条件未满足时会被挂起, 为了保证各I/O 互相独立,通常用多线程来应对各I/O 的读写. 对每一个I/O 都启动一个线程来进行读写.那么能不能用一个线程来监测多个I/O 呢, 有数据了或可以写了再对不同的fd 操作,这就是select 函数出场的时机. 就是一个线程看管多个I/O于是我们明白I/O多路复用, 就是多个I/O, 复用同一个线程的意思. 复用就是重复使用.所以这种简化, 让人容易迷糊, 你会问 “谁复用?”, “I/O 复用是什么意思?” “什么叫I/O复用”你还不如直接说, “I/O多路复用” 就是 “多路I/O只用一个线程监测”.前者说得高大上不明不白, 就是词不达意, 后者简单直接一目了然.1. select 函数可以同时支持多少路I/O ?谁说了也不好使, 我从网上抄了一段代码, 我们调试一下看看吧.测试代码:$ cat main.c#includestdio.h#includestdlib.h#includestring.h#includeunistd.h#includesys/select.h#includesys/socket.h#includenetinet/in.h#includearpa/inet.h#includefcntl.h#includeerrno.h#defineMAX_CLIENTS100// 定义最大客户端数量远大于16#definePORT8080#defineBUFFER_SIZE1024intmain(){intserver_fd,new_socket;structsockaddr_inaddress;intopt1;intaddrlensizeof(address);intmax_fd;intclient_sockets[MAX_CLIENTS]{0};// 存储所有客户端套接字fd_set read_fds;// 用于存储当前需要监控的文件描述符集合// 创建服务器套接字if((server_fdsocket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))0){perror(socket failed);exit(EXIT_FAILURE);}// 设置套接字选项允许重用地址if(setsockopt(server_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,opt,sizeof(opt))){perror(setsockopt);exit(EXIT_FAILURE);}address.sin_familyAF_INET;address.sin_addr.s_addrINADDR_ANY;address.sin_porthtons(PORT);// 绑定套接字if(bind(server_fd,(structsockaddr*)address,sizeof(address))0){perror(bind failed);exit(EXIT_FAILURE);}// 开始监听if(listen(server_fd,3)0){perror(listen);exit(EXIT_FAILURE);}printf(Server listening on port %d\n,PORT);// 初始化客户端套接字数组for(inti0;iMAX_CLIENTS;i){client_sockets[i]0;}// 主循环while(1){// 清空读描述符集合FD_ZERO(read_fds);// 将服务器套接字添加到集合中FD_SET(server_fd,read_fds);max_fdserver_fd;// 将所有活跃的客户端套接字添加到集合中for(inti0;iMAX_CLIENTS;i){if(client_sockets[i]0){FD_SET(client_sockets[i],read_fds);if(client_sockets[i]max_fd){max_fdclient_sockets[i];}}}// 调用 select阻塞等待事件intactivityselect(max_fd1,read_fds,NULL,NULL,NULL);if(activity0){perror(select error);break;}// 检查是否有新连接到来if(FD_ISSET(server_fd,read_fds)){if((new_socketaccept(server_fd,(structsockaddr*)address,(socklen_t*)addrlen))0){perror(accept);continue;}printf(New connection, socket fd is %d\n,new_socket);// 找到一个空闲的客户端槽位inti;for(i0;iMAX_CLIENTS;i){if(client_sockets[i]0){client_sockets[i]new_socket;printf(Adding to list of sockets as %d\n,i);break;}}if(iMAX_CLIENTS){printf(Too many clients, rejecting new connection\n);close(new_socket);}}// 检查所有客户端套接字是否有数据可读for(inti0;iMAX_CLIENTS;i){intsockclient_sockets[i];if(sock0FD_ISSET(sock,read_fds)){charbuffer[BUFFER_SIZE]{0};intvalreadread(sock,buffer,BUFFER_SIZE-1);if(valread0){// 客户端断开连接printf(Client disconnected, socket fd %d\n,sock);close(sock);client_sockets[i]0;}else{// 收到数据回显给客户端printf(Received: %s from client %d\n,buffer,i);write(sock,buffer,strlen(buffer));}}}}return0;}调试:1.1. server_fd 是一个整数(gdb) p server_fd$1 3只所以server_fd 为3, 是因为0,1,2已经被系统占用了, 懂的都懂.1.2 read_fds 是什么?(gdb) p read_fds$2 {__fds_bits {0 repeats 16 times}}(gdb) ptype read_fdstype struct {__fd_mask __fds_bits[16];}(gdb) ptype __fd_masktype long原来read_fds 是一个16个长整形数.当时看到16, 就朦胧的联想到是不是只能检测16个I/O呢? 实际上不是这意思.16位长整形,在64位机器上是1024个bit位, 它能够监测1024个I/O下面解释为什么bit位就对应着fd.1.3 read_fds 赋值.FD_SET(server_fd, read_fds);(gdb) p read_fds$3 {__fds_bits {8, 0 repeats 15 times}}server_fd 为3, read_fds 在bit3位置置1,形成8.FD_SET(client_sockets[i], read_fds);(gdb) p client_sockets[i]$6 4(gdb) p read_fds$7 {__fds_bits {24, 0 repeats 15 times}}240x18, 8是bit3的1, 0x10 是bit4的1, 对应client_socket[0]的描述符4至此我们就明白了, 你监测的fd, 要转换位bitmap 上的对应的位置1.至此, select 的工作原理就算说明白了.所以说,64位机器上最多监测1024个描述符.2. 使用select 的注意事项.如果select 是在一个循环中调用, 注意.2.1 timeout 值必需每次都要初始化.否则你就搞不对.测试程序没有使用timeout, 所以也就没有值的初始化问题了.如果你使用了timeout, 则执行完select 后, 其值 timeout.tv_sec, timeout.tv_usec就都变成0 了, 不初始化, 意味着第二次调用时其值为0,调用select时会立即返回超时.这是我测试2秒超时, 程序一运行, 程序哗哗的打印超时发现的.这里timeout 即是一个输入参数,也是一个输出参数,传递的是timeout地址.说实话,这种设计不太好,容易让人犯错误,不过知道了也就无所谓了.2.2 fd_set 值必需每次都要初始化.否则你就读不到数据.这里也是一个坑, 因为select 函数也是传递的fd_set的地址,它是输入参数,也是输出参数, 当select 返回时,保留的是准备就绪的描述符集.而不再是你感兴趣的描述符集合了, 如果在循环中不初始化,你将得不到预期结果.这就是参数即当输入,也当输出的风险, 我发现它.是我用select 监测键盘输入, 我设置超时1秒,2秒,就不能从键盘获取输入,而设置超时5,6,7,8秒就总能从键盘接受到数据, 为什么?因为设置2秒钟超时, 我启动程序后,2秒内来不及从键盘输入字符. 例如输入hello还要敲回车,结果超时,结果read_fds 此时是空的,结果再进入循环调用select, 由于read_fds 没有初始化,将不监测键盘, 所以收不到键盘输入.而5,6,7,8秒, 我有足够时间反应,启动程序后又输入测试字符加回车键,select 执行收到字符将返回准备好的read_fds, 这跟初始化的read_fds 数值是相等的, 都是bit1 置1,所以下一轮执行select, read_fds 未进行初始化还是能接受到数据,如果设置都正确, 别说2秒, 0.2秒,0.02秒超时都是可以的.这次经历让我认识到了初始化的重要性.这是函数参数设计的缺陷,即当输入也当输出,但好处是节省了参数个数.这也无所谓好赖,必需要符合原设计者的约定. 这就是审题的必要性了. 所以对于一个新的函数,新的接口要了解其用途,这是学习成本.所以若非必要,我们也不愿意学习新接口.用select函数很久了,也只是用用而已,也没碰到什么问题,没有认真想过,这次再用,自己手写时,碰到了一点问题,认真的思考了一下,感觉算是搞懂了, 写篇博客吧, 也没多少内容, 就是select 函数本身,起名就叫select 函数详解吧.连个函数原型都没有写也叫详解吗? 那些基本的东西大家搜一下就行了,我这就忽略了.这里侧重的是实现原理和注意事项.