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🌹往期回顧🌹：【計算機網絡】非阻塞IO——select實現多路轉接
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一、poll實現多路轉接

在網絡編程或多路 IO 編程中，我們經常需要同時監聽多個文件描述符（fd），比如多個客戶端的 socket 連接。這時，poll 就登場了。
poll 是 Linux 提供的一種 IO 多路復用機制，用于監聽多個 fd 上的讀寫等事件，一旦有就緒，立刻通知我們處理。

poll的參數

int poll(struct pollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout);

1. 參數struct pollfd fds[]是關心的文件描述符數組，每一個元素代表一個要監聽的 fd 及其感興趣的事件和返回的事件。

struct pollfd {int fd;         // 要監聽的文件描述符short events;   // 感興趣的事件（由你設置）short revents;  // 實際返回的事件（由內核設置）
};

2. 參數 nfds_t nfds這個是 fds[] 數組里有效元素的數量，簡單說就是你監聽幾個文件描述符就寫幾。
3. int timeout
   單位是 毫秒（ms），表示阻塞多久。timeout > 0：等待指定毫秒數后返回、timeout == 0：立即返回（非阻塞）、timeout < 0：永遠阻塞，直到有事件發生。

函數返回值

• 0：就緒的文件描述符數量
• 0：超時，沒有任何事件發生
• <0：出錯（比如信號中斷）

常用事件（events/revents）取值

POLLIN     // 有數據可讀
POLLOUT    // 可以寫數據而不會阻塞
POLLERR    // 錯誤（由 revents 設置）
POLLHUP    // 對端關閉連接
POLLNVAL   // 描述符非法

poll的缺點

1. 每次調用都要傳入整個 fd 列表
   poll 的 pollfd 是個數組，內核不會保存狀態，每次都得重新傳。
   如果你有上千個連接，那每次 poll() 都會把這上千個 fd 重新復制到內核 → 代價大。
2. 線性掃描效率低
   poll 返回的是“多少個 fd 就緒”，但你要線性掃描整個數組找出來。
   比如你監聽 1000 個連接，但只有 1 個可讀，你得從 0 掃到 999 才找到它。
3. fd 數量仍有限制
   雖然 poll 相比 select 不再限制 1024 個，但：
   它還是受限于內核最大文件描述符數量（ulimit -n，比如 65535）
   每個 pollfd 占用空間較大，更不適合極大并發
4. 無事件通知機制
   poll 只能“等和掃”，沒有像 epoll 的 EPOLLONESHOT、EPOLLET（邊緣觸發）那種高級機制。
   沒法在事件處理完后說“我暫時不關注這個 fd 了”。

二、poll實現非阻塞服務器

#pragma once
#include "Common.hpp"
#include "Log.hpp"
#include "Socket.hpp"
#include <sys/poll.h>using namespace std;
using namespace LogModule;
using namespace SocketModule;class PollServer
{const static int size = 4096;const static int defaultfd = -1;public:PollServer(int port): _isrunning(false), _listensockfd(make_unique<TcpSocket>()){_listensockfd->BuildTcpSocketServer(port); // 構造TCP服務器for (int i = 0; i < size; i++){_fds[i].fd = defaultfd;_fds[i].events = 0;_fds[i].revents = 0;}_fds[0].fd = _listensockfd->FD();_fds[0].events = POLLIN;}void Start() // 服務器啟動{int timeout = 1000; // 1000毫秒_isrunning = true;while (true){int n = poll(_fds, size, timeout); // 多路轉接只關系讀事件switch (n){case -1:LOG(LogLevel::ERROR) << "poll error"; // 異常break;case 0:LOG(LogLevel::WARNING) << "poll timeout"; // 超時default:LOG(LogLevel::INFO) << "事件就緒"; // 讀事件就緒Dispatcher();                      // 派發break;}}}void Dispatcher() // 事件派發{for (int i = 0; i < size; i++){if (_fds[i].fd == defaultfd) // 跳過continue;if (_fds[i].revents & POLLIN) // 是讀就緒{if (_fds[i].fd == _listensockfd->FD()){// listen 套接字Accept();}else{// 普通  套接字Recv(i);}}}}void Accept(){InetAddr client;int sockfd = _listensockfd->AcceptOrDie(&client);LOG(LogLevel::DEBUG) << "accept a new client" << client.StringAddr();int pos = 0;for (; pos < size; pos++){if (_fds[pos].fd == defaultfd)break; // 數組中找到空位}if (pos == size){LOG(LogLevel::WARNING) << "poll server full";close(sockfd);}else{_fds[pos].fd = sockfd;_fds[pos].events = POLLIN;_fds[pos].revents = 0;}}void Recv(int pos) // 讀數據{char buffer[1024];ssize_t n = recv(_fds[pos].fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0); // 收信息if (n > 0){buffer[n] = 0;cout << "client say@ " << buffer << endl;}else if (n == 0) // 客戶端退出{LOG(LogLevel::INFO) << "client quit";_fds[pos].fd = defaultfd;_fds[pos].events = 0;_fds[pos].revents = 0;close(_fds[pos].fd);}else // 出現錯誤 異常{LOG(LogLevel::FATAL) << "recv error";_fds[pos].fd = defaultfd;_fds[pos].events = 0;_fds[pos].revents = 0;close(_fds[pos].fd);}}~PollServer(){}private:unique_ptr<Socket> _listensockfd;bool _isrunning;struct pollfd _fds[size];
};

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構造

//私有成員變量
private:unique_ptr<Socket> _listensockfd;bool _isrunning;struct pollfd _fds[size];
//構造PollServer(int port): _isrunning(false), _listensockfd(make_unique<TcpSocket>()){_listensockfd->BuildTcpSocketServer(port); // 構造TCP服務器for (int i = 0; i < size; i++){_fds[i].fd = defaultfd;_fds[i].events = 0;_fds[i].revents = 0;}_fds[0].fd = _listensockfd->FD();_fds[0].events = POLLIN;}

私有成員變量中，把關心文件描述符的數組開好，構造服務器的時候遍歷這個數組，把要監聽的文件描述符設置進去，把要關系的狀態設置為關系讀事件。

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服務器啟動

void Start() // 服務器啟動{int timeout = 1000; // 1000毫秒_isrunning = true;while (true){int n = poll(_fds, size, timeout); // 多路轉接只關系讀事件switch (n){case -1:LOG(LogLevel::ERROR) << "poll error"; // 異常break;case 0:LOG(LogLevel::WARNING) << "poll timeout"; // 超時default:LOG(LogLevel::INFO) << "事件就緒"; // 讀事件就緒Dispatcher();                      // 派發break;}}}

用poll函數，進行多路轉接，事件就緒就派發任務。

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事件派發

void Dispatcher() // 事件派發{for (int i = 0; i < size; i++){if (_fds[i].fd == defaultfd) // 跳過continue;if (_fds[i].revents & POLLIN) // 是讀就緒{if (_fds[i].fd == _listensockfd->FD()){// listen 套接字Accept();}else{// 普通  套接字Recv(i);}}}}

對文件描述符數組，進行遍歷。如果不是合法位置(沒放文件描述符)就跳過這個位置。如果是讀就緒然后判斷是監聽套接字合適普通套接字。

收到客戶端的連接accept

void Accept(){InetAddr client;int sockfd = _listensockfd->AcceptOrDie(&client);LOG(LogLevel::DEBUG) << "accept a new client" << client.StringAddr();int pos = 0;for (; pos < size; pos++){if (_fds[pos].fd == defaultfd)break; // 數組中找到空位}if (pos == size){LOG(LogLevel::WARNING) << "poll server full";close(sockfd);}else{_fds[pos].fd = sockfd;_fds[pos].events = POLLIN;_fds[pos].revents = 0;}}

主要是收到客戶端的連接，創建了accept的套接字，要把這個套接字放到數組中。在文件描述符數組中找到空位，把這個acceptfd設置進去。

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讀數據

void Recv(int pos) // 讀數據{char buffer[1024];ssize_t n = recv(_fds[pos].fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0); // 收信息if (n > 0){buffer[n] = 0;cout << "client say@ " << buffer << endl;}else if (n == 0) // 客戶端退出{LOG(LogLevel::INFO) << "client quit";_fds[pos].fd = defaultfd;_fds[pos].events = 0;_fds[pos].revents = 0;close(_fds[pos].fd);}else // 出現錯誤 異常{LOG(LogLevel::FATAL) << "recv error";_fds[pos].fd = defaultfd;_fds[pos].events = 0;_fds[pos].revents = 0;close(_fds[pos].fd);}

這時候，讀數據已經是非阻塞的了，客戶端退出和異常要把文件描述符數組的內容清空，然后關閉文件描述符。

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源碼：poll多路轉接