Windows socket之Select模型开发

  套接字select模型是一种比较常用的IO模型。利用该模型可以使Windows socket应用程序可以同时管理多个套接字。
 
 
 
     使用select模型，可以使当执行操作的套接字满足可读可写条件时，给应用程序发送通知。收到这个通知后，应用程序再去调用相应的Windows socket API去执行函数调用。
 
 
 
     Select模型的核心是select函数。调用select函数检查当前各个套接字的状态。根据函数的返回值判断套接字的可读可写性。然后调用相应的Windows Sockets API完成数据的发送、接收等。
 
 
 
阻塞模式和非阻塞模式的优点和不足:
 
 
 
     阻塞模式套接字执行IO操作时，如果执行操作的条件未满足，线程就会阻塞在调用的函数上。程序不得不处于等待状态，但是由于并不知道客户请求何时到来，因此函数在何时返回不得而知。
 
 
 
    非阻塞模式套接字执行IO操作时，在任何时候函数都会立即返回。但程序员必须为此编写更多的代码。这增加了开发Windows socket应用程序的难度。另外由于不断的循环调用导致程序效率很低。
 
 
 
     Select模型是Windows sockets中最常见的IO模型。它利用select函数实现IO 管理。通过对select函数的调用，应用程序可以判断套接字是否存在数据、能否向该套接字写入数据。
 
 
 
     如：在调用recv函数之前，先调用select函数，如果系统没有可读数据那么select函数就会阻塞在这里。当系统存在可读或可写数据时，select函数返回，就可以调用recv函数接收数据了。
 
 
 
     可以看出使用select模型，需要两次调用函数。第一次调用select函数第二次socket API。使用该模式的好处是：可以等待多个套接字。
 
 
 
select函数
 
 
[cpp]  
<span style="font-size:18px;">int select (  
   Int nfds,//被忽略。传入0即可。  
   fd_set *readfds,//可读套接字集合。  
   fd_set *writefds,//可写套接字集合。  
   fd_set *exceptfds,//错误套接字集合。  
   const struct timeval*timeout);//select函数等待时间。</span>  
 
 
    该函数返回处于就绪态并且已经被包含在fd_set结构中的套接字总数。如果超时则返回0。
 
    第一个参数nfds被忽略。
 
    第二个参数readfds，可读性套接字集合指针。
 
    第三个参数writefds，可写性套接字集合指针。
 
    第四个参数exceptfds，检查错误套接字集合指针。
 
    第五个参数timeout，等待时间。
 
 
 
fd_set结构是一个结构体。
 
 
 
 
[cpp]  
<span style="font-size:18px;">typedef struct fd_set  
{  
     u_int fd_count;  
     socket fd_array[FD_SETSIZE];  
}fd_set;</span>  
 
 
 
 
fd_cout表示该集合套接字数量。最大为64.
 
fd_array套接字数组。
 
 
 
select函数中需要三个fd_set结构:
 
    一：准备接收数据的套接字集合，即可读性集合。
 
    二：准备发送数据的套接字集合，即可写性集合。
 
     在select函数返回时，会在fd_set结构中，填入相应的套接字。
 
 
 
readfds数组将包括满足以下条件的套接字：
 
 
 
     1：有数据可读。此时在此套接字上调用recv，立即收到对方的数据。
 
     2：连接已经关闭、重设或终止。
 
     3：正在请求建立连接的套接字。此时调用accept函数会成功。
 
 
 
writefds数组包含满足下列条件的套接字：
 
    1：有数据可以发出。此时在此套接字上调用send,可以向对方发送数据。
 
    2：调用connect函数，并连接成功的套接字。
 
 
 
exceptfds数组将包括满足下列条件的套接字：
 
    1：调用connection函数，但连接失败的套接字。
 
    2：有带外（out of band）数据可读。
 
 
 
select函数的使用:
 
 
 
    在调用select函数对套接字进行监视之前，必须将要监视的套接字分配给上述三个数组中的一个。然后调用select函数，再次判断需要监视的套接字是否还在原来的集合中。就可以知道该集合是否正在发生IO操作。
 
 
 
    例如：应用程序想要判断某个套接字是否存在可读的数据，需要进行如下步骤：
 
    1：将该套接字加入到readfds集合。
 
    2：以readfds作为第二个参数调用select函数。
 
    3：当select函数返回时，应用程序判断该套接字是否仍然存在于readfds集合。
 
    4：如果该套接字存在与readfds集合，则表明该套接字可读。此时就可以调用recv函数接收数据。否则，该套接字不可读。
 
 
 
     在调用select函数时，readfds、writefds和exceptfds三个参数至少有一个为非空。并且在该非空的参数中，必须至少包含一个套接字。否则select函数将没有任何套接字可以等待。
 
 
 
timeval结构体用于定义select的等待时间。
 
 
 
 
[cpp]  
<span style="font-size:18px;">structure timeval  
{  
   long tv_sec;//秒。  
    long tv_usec;//毫秒。  
};</span>  
 
 
    当timeval为空指针时，select会一直等待，直到有符合条件的套接字时才返回。
 
 
 
    当tv_sec和tv_usec之和为0时，无论是否有符合条件的套接字，select都会立即返回。
 
 
 
    当tv_sec和tv_usec之和为非0时，如果在等待的时间内有套接字满足条件，则该函数将返回符合条件的套接字。如果在等待的时间内没有套接字满足设置的条件，则select会在时间用完时返回，并且返回值为0。
 
 
 
    为了方便使用，windows sockets提供了下列宏，用来对fd_set进行一系列操作。使用以下宏可以使编程工作简化。
 
 
 
    FD_CLR(s,*set);从set集合中删除s套接字。
 
 
 
    FD_ISSET(s,*set);检查s是否为set集合的成员。
 
 
 
    FD_SET(s,*set);将套接字加入到set集合中。
 
 
 
    FD_ZERO(*set);将set集合初始化为空集合。
 
 
 
 
 
   在开发Windows sockets应用程

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