一.I/O復用概述
????????/O復用使得多個程序能夠同時監聽多個文件描述符，對提高程序的性能有很大幫助。以下情況適用于I/O復用技術：
? TCP 服務器同時要處理監聽套接字和連接套接字。
? 服務器要同時處理 TCP 請求和 UDP 請求。
? 程序要同時處理多個套接字。
? 客戶端程序要同時處理用戶輸入和網絡連接。
? 服務器要同時監聽多個端口
? ? ? ??需要指出的是，I/O 復用雖然能同時監聽多個文件描述符，但它本身是阻塞的。并且當 
多個文件描述符同時就緒時，如果不采取額外的措施，程序就只能按順序依處理其中的每一
個文件描述符，這使得服務器看起來好像是串行工作的。如果要提高并發處理的能力，可以
配合使用多線程或多進程等編程方法
二.select機制
1.select接口介紹
????????select 系統調用的用途是：在一段指定時間內，監聽用戶感興趣的文件描述符的可讀、
可寫和異常等事件。
????????select 系統調用的原型如下：
#include <sys/select.h>int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct ti
meval *timeout);/*select 成功時返回就緒(可讀、可寫和異常)文件描述符的總數。如果在超時時間內
沒有任何文件描述符就緒，select 將返回 0。select 失敗是返回-1.如果在 select 等待
期間，程序接收到信號，則 select 立即返回-1，并設置 errno 為 EINTR。maxfd 參數指定的被監聽的文件描述符的總數。它通常被設置為 select 監聽的所
有文件描述符中的最大值+1readfds、writefds 和 exceptfds 參數分別指向可讀、可寫和異常等事件對應的文件
描述符集合。應用程序調用 select 函數時，通過這 3 個參數傳入自己感興趣的文件
描述符。select 返回時，內核將修改它們來通知應用程序哪些文件描述符已經就緒
fd_set 結構如下：#define __FD_SETSIZE 1024typedef long int __fd_mask;#define __NFDBITS (8 * (int) sizeof (__fd_mask))typedef struct{#ifdef __USE_XOPEN__fd_mask fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];# define __FDS_BITS(set) ((set)->fds_bits)#else__fd_mask __fds_bits[__FD_SETSIZE / __NFDBITS];# define __FDS_BITS(set) ((set)->__fds_bits)#endif} fd_set;通過下列宏可以訪問 fd_set 結構中的位：FD_ZERO(fd_set *fdset); // 清除 fdset 的所有位FD_SET(int fd, fd_set *fdset); // 設置 fdset 的位 fdFD_CLR(int fd, fd_set *fdset); // 清除 fdset 的位 fdint FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);// 測試 fdset 的位 fd 是否被設置timeout 參數用來設置 select 函數的超時時間。它是一個 timeval 結構類型的指針，采用指針參數是因為內核將修改它以告訴應用程序 select 等待了多久。timeval結構的定義如下：struct timeval{long tv_sec; //秒數long tv_usec; // 微秒數};//struct timeval tv = {5,0};如果給 timeout 的兩個成員都是 0，則 select 將立即返回。如果 timeout 傳遞
NULL，則 select 將一直阻塞，直到某個文件描述符就緒*/2.設計思路圖解
3.測試代碼
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/select.h>
#include<time.h>#define STDIN 0
int main()
{int fd = STDIN;//鍵盤fd_set fdset;//集合，收集描述符while(1)//因為不止檢測一次{FD_ZERO(&fdset);//清空集合，每個位置0：FD_ZEROFD_SET(fd,&fdset);//將描述符fd添加到集合fdsetstruct timeval tv = {5,0};//超時時間int n = select(fd+1,&fdset,NULL,NULL,&tv);//可能阻塞if(n ==-1)//select執行失敗{printf("select err\n");}else if(n==0)//超市，沒有找到可用事件描述符{printf("tme out\n");}else{if(FD_ISSET(fd,&fdset)){char buff[128]={0};int num = read(fd,buff,127);printf("num=%d,buff=%s\n",num,buff);}}}
}
~
~
~ 4.tcp通過select實現并發連接
SER.C
#include<stdio.h> // 標準輸入輸出庫
#include<stdlib.h> // 標準庫，提供一些函數如malloc, free, rand等
#include<string.h> // 字符串操作庫
#include<unistd.h> // UNIX標準函數庫
#include<sys/select.h>// 選擇庫，提供select函數
#include<time.h> // 時間庫
#include<sys/socket.h>// 套接字庫
#include<arpa/inet.h> // 提供inet_addr等函數
#include<netinet/in.h>// 提供一些網絡相關的宏#define MAXFD 10 // 定義最大文件描述符數量// 初始化socket函數
int socket_init();// 初始化文件描述符數組
void fds_init(int fds[]){for(int i=0; i<MAXFD; i++){fds[i] = -1; // 將所有文件描述符初始化為-1，表示未被使用}
}// 將新的文件描述符添加到數組中
void fds_add(int fds[], int fd){for(int i=0; i<MAXFD; i++){if(fds[i] == -1){ // 找到數組中第一個未使用的文件描述符位置fds[i] = fd; // 添加文件描述符break; // 退出循環}}
}// 從未使用的文件描述符數組中刪除指定的文件描述符
void fds_del(int fds[], int fd){for(int i=0; i<MAXFD; i++){if(fds[i] == fd){ // 找到要刪除的文件描述符fds[i] = -1; // 將其設置為-1，表示未使用break; // 退出循環}}
}// 接受客戶端連接請求并添加到文件描述符數組
void accept_client(int sockfd, int fds[]){int c = accept(sockfd, NULL, NULL); // 接受連接if(c < 0){return; // 如果返回-1，表示出錯}printf("accept c = %d\n", c);fds_add(fds, c); // 添加到文件描述符數組
}// 接收客戶端發送的數據
void recv_date(int c, int fds[]){char buff[128] = {0}; // 創建緩沖區int n = recv(c, buff, 127, 0); // 接收數據if(n < 0){printf("cli close\n");close(c); // 如果接收失敗，關閉連接fds_del(fds, c); // 從數組中刪除該文件描述符return;}if(n == 0){printf("time out(%d)\n", n); // 如果超時}printf("buff(c=%d)=%s\n", c, buff); // 打印接收到的數據send(c, "ok", 2, 0); // 發送確認消息
}// 主函數
int main(){int sockfd = socket_init(); // 初始化socketif(sockfd == -1){exit(1); // 如果初始化失敗，退出程序}int fds[MAXFD]; // 文件描述符數組fds_init(fds); // 初始化數組fds_add(fds, sockfd); // 將監聽的socket添加到數組fd_set fdset; // 創建文件描述符集合while(1){ // 無限循環等待事件FD_ZERO(&fdset); // 清空文件描述符集合int maxfd = -1; // 存儲最大的文件描述符// 遍歷文件描述符數組，將所有文件描述符添加到集合中for(int i=0; i<MAXFD; i++){if(fds[i] == -1){continue; // 如果文件描述符未使用，跳過}FD_SET(fds[i], &fdset); // 添加到集合if(fds[i] > maxfd){ // 更新最大文件描述符maxfd = fds[i];}}struct timeval tv = {5,0}; // 設置超時時間// 使用select等待直到有文件描述符準備好IO操作或超時int n = select(maxfd+1, &fdset, NULL, NULL, &tv);if(n == -1){printf("select err\n"); // 錯誤} else if(n == 0){printf("time out\n"); // 超時} else{// 遍歷文件描述符數組，檢查哪些文件描述符準備好了IO操作for(int i=0; i<MAXFD; i++){if(fds[i] == -1){continue; // 如果文件描述符未使用，跳過}if(FD_ISSET(fds[i], &fdset)){ // 檢查文件描述符是否被設置if(fds[i] == sockfd){ // 如果是監聽的socketaccept_client(sockfd, fds); // 接受新的連接} else{ // 如果是已連接的客戶端recv_date(fds[i], fds); // 接收數據}}}}}
}// 創建socket并綁定到端口
int socket_init(){int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 創建socketif(sockfd == -1){return -1; // 創建失敗返回-1}struct sockaddr_in saddr; // 服務器地址結構memset(&saddr, 0, sizeof(saddr)); // 清零saddr.sin_family = AF_INET; // 地址族saddr.sin_port = htons(6000); // 端口saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // IP地址int res = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)); // 綁定if(res == -1){printf("bind err\n");return -1; // 綁定失敗返回-1}if(listen(sockfd, 5) == -1){ // 開始監聽，設置隊列長度為5return -1; // 監聽失敗返回-1}return sockfd; // 返回socket文件描述符
}CLI.C
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd == -1){exit(1);}struct sockaddr_in saddr;//代表服務器的端口memset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");int res = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if(res == -1){printf("connct err\n");exit(1);}while(1){printf("input: ");char buff[128]={0};fgets(buff,128,stdin);if(strncmp(buff,"end",3)==0){break;}send(sockfd,buff,strlen(buff)-1,0);memset(buff,0,128);recv(sockfd,buff,127,0);printf("buff=%s\n",buff);}close(sockfd);exit(0);
}
