玩转重要的select函数并分析其行为

说明: 尽管select函数在Windows和Linux上的用法有些差异，且这些差异值得我们特别注意，但从功能上来讲，他们还是差不多的。本文，我们仅仅考虑Windows上的select函数。

关于select函数的原型和用途，百度和谷歌的介绍到处都是，在本文中，我就不赘述了，我们仅仅来玩代码并作简要分析。如果有不对或者偏颇的地方，大家可以各抒己见，共同进步，我也必定会认真核实后给予回应

玩转重要的select函数并分析其行为

，也建议大家多多实践。

程序1, 服务端程序：

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h> // winsock接口
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") // winsock实现

int main()
{
	WORD wVersionRequested;  // 双字节，winsock库的版本
	WSADATA wsaData;         // winsock库版本的相关信息
	
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1); // 0x0101 即:257
	
	// 加载winsock库并确定winsock版本，系统会把数据填入wsaData中
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	// AF_INET 表示采用TCP/IP协议族
	// SOCK_STREAM 表示采用TCP协议
	// 0是通常的默认情况
	unsigned int sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;

	addrSrv.sin_family = AF_INET; // TCP/IP协议族
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; 
	addrSrv.sin_port = htons(8888); // socket对应的端口

	// 将socket绑定到某个IP和端口（IP标识主机，端口标识通信进程）
	bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));

	// 将socket设置为监听模式，5表示等待连接队列的最大长度
	listen(sockSrv, 5);

	SOCKADDR_IN addrClient;  
    int len = sizeof(SOCKADDR);  

	unsigned int sockConn = accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient, &len);

	while(1)
	{
		getchar();
		char sendBuf[100] = "hello";
		send(sockConn, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0); // 发送数据到客户端，最后一个参数一般设置为0
	}

	closesocket(sockConn);	
	closesocket(sockSrv);
	WSACleanup();

	
	return 0;
}

程序2，客户端程序：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
	
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(8888);
	
	int ret = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
	
	fd_set read_set;
	struct timeval t;
	FD_ZERO(&read_set); 
	FD_SET(sockClient, &read_set); 
	t.tv_sec = 20; 
	t.tv_usec = 0;

	while(1)
	{
		ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t);
		printf("ret is %d\n", ret);
		Sleep(1000);
	}

	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();

	return 0;
}

我们先开启服务端程序1，然后运行客户端程序2，然后不要动服务端和客户端，静静等待，等20s后，发现程序2的结果是：

ret is 0

ret is -1

...........

可以看到， 20s后， select函数超时，返回0. 为什么呢？因为select函数检测到sockClient对应的内核缓冲区没有数据可读，以超时形式返回。

好，我们重新启动程序1对应的服务端，然后重新启动程序2对应的客户端，此时（不用等20s），我们在服务端上按一下Enter键，向客户端发送"hello"(包括最后的'\0'). 然后，我们看一下程序2的结果：

ret is 1

......

上面的打印直到“永远”。为什么呢？因为select函数检测到sockClient对应的内核缓冲区有数据可读(是一直有)，返回1.

好，我们稍微修改一下程序2，形成如下的程序3:

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
	
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(8888);
	
	int ret = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
	
	fd_set read_set;
	struct timeval t;
	FD_ZERO(&read_set); 
	FD_SET(sockClient, &read_set); 
	t.tv_sec = 20; 
	t.tv_usec = 0;

	while(1)
	{
		printf("xxx\n");

		ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t);
		printf("ret is %d\n", ret);

		printf("yyy\n");

		char recvBuf[100] = {0};  
        recv(sockClient, recvBuf, 100, 0);  
        printf("%s\n", recvBuf); 

		Sleep(1000);
		printf("zzz\n");
	}

	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();

	return 0;
}

我们重新启动程序1对应的服务端，然后重新启动程序3对应的客户端，此时（不用等20s）我们在服务端上按一下Enter键，向客户端发送"hello"(包括最后的'\0'). 然后，我们看一下程序3的结果, 程序会立即输出：

xxx

ret is 1

yyy

hello

zzz

xxx

然后，过20s, 程序结果为：

xxx

ret is 1

yyy

hello

zzz

xxx

ret is 0

yyy

然后，就一直阻塞在此。我们来分析一下，第一次进入while的时候，服务端发送数据过来，客户端的select函数检测到sockClient对应的内核缓冲区有数据可读，于是立即返回，所以有对应的结果。当程序第二次进入while后，客户端的select没有感知到sockClient对应的内核缓冲区没有数据可读（因为已经读取了），故以超时返回，于是有了对应的结果。最后结果一直如此，是因为阻塞在recv处。

我们继续来做有趣的实验，我们把程序3中的recv函数稍微改一下，形成程序4：

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
	
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(8888);
	
	int ret = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
	
	fd_set read_set;
	struct timeval t;
	FD_ZERO(&read_set); 
	FD_SET(sockClient, &read_set); 
	t.tv_sec = 20; 
	t.tv_usec = 0;

	while(1)
	{
		printf("xxx\n");

		ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t);
		printf("ret is %d\n", ret);

		printf("yyy\n");

		char recvBuf[100] = {0};  
        recv(sockClient, recvBuf, 100, MSG_PEEK);  
        printf("%s\n", recvBuf); 

		Sleep(1000);
		printf("zzz\n");
	}

	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();

	return 0;
}

好，我们以程序1做服务端，以程序4做客户端。进行如上类似的实验，让服务端向客户端端发送"hello", 此时，程序4一直在循环不停地打印如下信息，直到“永远”：

xxx

ret is 1

yyy

hello

zzz

我们来分析一下，程序4的结果和程序3为什么不同。之前说过了， MSG_PEEK值从内核缓冲区中偷窥一下信息，并没有偷取，也就是说，是复制而不是剪切，换句话说，也就是sockClient对应的内核缓冲区一直数据可读，内核缓冲区中的"hello"还在那里，不增不减。因此， select函数每次都能监测到可读，因此，立即返回1. select函数还是真的有点意思哈。

不要停止，我们继续看。现在，我们稍微修改一下程序3中的recv函数，形成程序5:

#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	wVersionRequested = MAKEWORD(1, 1);
	
	WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );

	SOCKET sockClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	addrSrv.sin_port = htons(8888);
	
	int ret = connect(sockClient, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
	
	fd_set read_set;
	struct timeval t;
	FD_ZERO(&read_set); 
	FD_SET(sockClient, &read_set); 
	t.tv_sec = 20; 
	t.tv_usec = 0;

	while(1)
	{
		printf("xxx\n");

		ret = select(-1, &read_set, NULL, NULL, &t);
		printf("ret is %d\n", ret);

		printf("yyy\n");

		char recvBuf[100] = {0};  
        recv(sockClient, recvBuf, 1, 0);  
        printf("%s\n", recvBuf); 

		Sleep(1000);
		printf("zzz\n");
	}

	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();

	return 0;
}

好，我们以程序1做服务端，以程序5做客户端。进行如上类似的实验，让服务端向客户端发送"hello", 此时，程序5的结果如下：

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

然后再等20s, 结果如下：

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 1

yyy

zzz

xxx

ret is 0

yyy

然后，结果就一直这样了。为什么是这种现象呢？我们看到，"hello"这个串（包括最后的'\0'）中的6个字符被不断取出，此时，在取出之前， select函数进行6次检测， 6次都发现有数据可读，所以6次都立即返回。等把数据读后，发现没数据可读了，于是不会立即返回，而是以超时形式进行返回。最后一直阻塞在recv处。妙哉妙哉。

以上只介绍了客户端select的读特性，以后，我们肯定还会与select函数见面的，今天先到此为止。最后欢迎大家提出不同意见，共同进步

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