select(2) - Linux 手册页

名称

select, pselect, FD_CLR, FD_ISSET, FD_SET, FD_ZERO - 同步 I/O 多路复用

概要

/* According to POSIX.1-2001 */
#include <sys/select.h>

/* According to earlier standards */
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

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

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
int  FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
void FD_ZERO(fd_set *set);

#include <sys/select.h>

int pselect(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,
            fd_set *exceptfds, const struct timespec *timeout,
            const sigset_t *sigmask);

pselect(): _POSIX_C_SOURCE >= 200112L || _XOPEN_SOURCE >= 600

描述

select() 和 pselect() 允许程序监控多个文件描述符，等待一个或多个文件描述符变为某种 I/O 操作的“就绪”状态（例如，可输入）。如果无需阻塞即可执行相应的 I/O 操作（例如 read(2)），则认为该文件描述符已就绪。

select() 和 pselect() 的操作完全相同，除了以下三点区别：

(i)

select() 使用的超时参数是 struct timeval（包含秒和微秒），而 pselect() 使用的是 struct timespec（包含秒和纳秒）。

(ii)

select() 可能会更新 timeout 参数以指示还剩余多少时间。pselect() 不会改变该参数。

(iii)

select() 没有 sigmask 参数，其行为等同于以 NULL 作为 sigmask 调用 pselect()。

函数会监视三组独立的文件描述符。readfds 中的描述符将被监视以查看是否有数据可供读取（更准确地说，是查看读取操作是否不会阻塞；特别是，文件描述符在到达文件末尾时也被视为就绪）；writefds 中的描述符将被监视以查看写入操作是否不会阻塞；exceptfds 中的描述符将被监视是否有异常情况。在函数退出时，这些集合会被原地修改，以指示哪些文件描述符的状态发生了实际变化。如果不需要监视对应事件类别的描述符，可以将对应的三个文件描述符集合参数指定为 NULL。

系统提供了四个宏来操作这些集合。FD_ZERO() 用于清空集合。FD_SET() 和 FD_CLR() 分别用于向集合中添加或移除给定的文件描述符。FD_ISSET() 用于测试文件描述符是否属于该集合；这在 select() 返回后非常有用。

nfds 是三个集合中所有文件描述符的最大编号值加 1。

timeout 参数指定了 select() 阻塞等待文件描述符就绪的最短间隔。（该间隔会向上取整到系统时钟精度，且由于内核调度延迟，阻塞间隔可能会超出一点时间。）如果 timeval 结构的两个字段均为零，则 select() 会立即返回。（这对于轮询非常有用。）如果 timeout 为 NULL（无超时），select() 可以无限期阻塞。

sigmask 是指向信号掩码的指针（参见 sigprocmask(2)）；如果它不为 NULL，则 pselect() 首先用 sigmask 指向的掩码替换当前信号掩码，然后执行“select”函数，最后恢复原始的信号掩码。

除了 timeout 参数的精度差异外，以下 pselect() 调用

ready = pselect(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds,
                timeout, &sigmask);

等同于原子性地执行以下调用

 sigset_t origmask;

pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &sigmask, &origmask);
 ready = select(nfds, &readfds, &writefds, &exceptfds, timeout);
 pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &origmask, NULL);

需要 pselect() 的原因是：如果程序希望同时等待信号或等待文件描述符就绪，则需要一个原子测试来防止竞争条件。（假设信号处理程序设置了一个全局标志并返回。那么在测试该全局标志后紧接着调用 select()，如果信号恰好在测试之后、调用之前到达，程序可能会无限期挂起。相比之下，pselect() 允许先阻塞信号，处理已到达的信号，然后调用带有所需 sigmask 的 pselect()，从而避免了竞争。）

超时

涉及的时间结构定义在 <sys/time.h> 中，形式如下：

struct timeval {
    long    tv_sec;         /* seconds */
    long    tv_usec;        /* microseconds */
};

和

struct timespec {
    long    tv_sec;         /* seconds */
    long    tv_nsec;        /* nanoseconds */
};

（但是，请参阅下面关于 POSIX.1-2001 版本的说明。）

一些代码调用 select() 时将所有三个集合置空，nfds 为零，并提供一个非 NULL 的 timeout，这是一种实现亚秒级精度睡眠的相当可移植的方法。

在 Linux 上，select() 会修改 timeout 以反映未睡眠的时间；大多数其他实现不会这样做。（POSIX.1-2001 允许这两种行为。）当读取 timeout 的 Linux 代码移植到其他操作系统时，或者当代码被移植到 Linux 并在循环中重复使用 struct timeval 而未重新初始化时，这会产生问题。请将 timeout 视为在 select() 返回后处于未定义状态。

返回值

成功时，select() 和 pselect() 返回三个返回的描述符集合中包含的文件描述符总数（即 readfds、writefds、exceptfds 中被置位的比特总数），如果超时在发生任何有趣的事情之前到期，该值可能为零。出错时，返回 -1，并适当地设置 errno；此时集合和 timeout 的内容将变为未定义，因此错误发生后请勿依赖它们的内容。

错误

EBADF

集合中给出了一个无效的文件描述符。（可能是已经关闭的文件描述符，或者是发生错误的文件描述符。）

EINTR

捕获到了信号；参见 signal(7)。

EINVAL

nfds 为负数，或者 timeout 中包含的值无效。

ENOMEM

无法为内部表分配内存。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int
main(void)
{
    fd_set rfds;
    struct timeval tv;
    int retval;

   /* Watch stdin (fd 0) to see when it has input. */
    FD_ZERO(&rfds);
    FD_SET(0, &rfds);

   /* Wait up to five seconds. */
    tv.tv_sec = 5;
    tv.tv_usec = 0;

   retval = select(1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
    /* Don't rely on the value of tv now! */

   if (retval == -1)
        perror("select()");
    else if (retval)
        printf("Data is available now.\n");
        /* FD_ISSET(0, &rfds) will be true. */
    else
        printf("No data within five seconds.\n");

   exit(EXIT_SUCCESS);
}