当我们需要在 Windows 系统下实现网络编程时,可以使用多种网络 IO 模型。其中,select 模型是一种比较简单的多路复用模型,它可以同时监听多个文件描述符(File Descriptor),并等待它们中的任何一个变为可读或可写。本文将向开发人员介绍 Windows 网络编程中的 select 模型,包括其使用方法和相关注意事项。
1.select 模型的使用方法
使用 select 模型需要执行以下几个步骤:
(1)创建 socket
首先,需要使用 socket 函数创建一个套接字,以便进行网络通信。例如:
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
(2)绑定 IP 和端口
接下来,需要使用 bind 函数将套接字和 IP 地址以及端口号进行绑定。例如:
struct sockaddr_in serveraddr;
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serveraddr.sin_port = htons(port);
bind(listenfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
(3)监听连接请求
使用 listen 函数监听套接字上的连接请求。例如:
listen(listenfd, SOMAXCONN);
(4)初始化 fd_set 集合
定义 fd_set 集合,将需要监听的文件描述符添加到集合中。例如:
fd_set read_fds;
FD_ZERO(&read_fds);
FD_SET(listenfd, &read_fds);
(5)调用 select 函数
调用 select 函数进行监听,等待有文件描述符变为可读或可写时返回。例如:
select(listenfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);
(6)处理可读或可写的文件描述符
当 select 函数返回时,需要遍历 fd_set 集合,找到其中变为可读或可写的文件描述符,并进行相关处理。例如:
for (int i = 0; i <= listenfd; i++) {
if (FD_ISSET(i, &read_fds)) {
if (i == listenfd) {
// 处理新连接请求
// ...
} else {
// 处理客户端数据
// ...
}
}
}
2.select 模型的注意事项
在使用 select 模型时,需要注意以下几点:
(1)文件描述符数量限制
select 模型的性能随着文件描述符数量的增加而降低,因此需要注意文件描述符数量的限制。一般来说,select 函数能够监听的最大文件描述符数为 FD_SETSIZE(默认值为 64)。
(2)fd_set 集合重置
在每次调用 select 函数前,需要对 fd_set 集合进行重置,以便将之前的状态清空。例如:
FD_ZERO(&read_fds);
FD_SET(listenfd, &read_fds);
(3)非阻塞模式
在使用 select 模型时,建议将文件描述符设置为非阻塞模式,以免在读写数据时出现阻塞。可以使用 fcntl 函数进行设置。例如:
int flags = fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
(4)超时处理
当调用 select 函数时,可以设置一个超时时间,以免长时间阻塞等待文件描述符变为可读或可写。可以使用 timeval 结构体进行设置。例如:
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 5; // 超时时间为 5 秒
tv.tv_usec = 0;
select(listenfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &tv);
3.总结
在 Windows 网络编程中,select 模型是一种比较简单的多路复用模型,可以用于同时监听多个文件描述符。使用 select 模型需要创建 socket、绑定 IP 和端口、监听连接请求、初始化 fd_set 集合、调用 select 函数、处理可读或可写的文件描述符等步骤。在使用过程中需要注意文件描述符数量限制、fd_set 集合重置、非阻塞模式和超时处理等问题。掌握 select 模型的使用方法和注意事项,可以帮助开发人员更好地进行网络编程。
4.案例代码
#include <stdio.h>
CInitSock theSock; // 初始化Winsock库
int main()
{
USHORT nPort = 4567; // 此服务器监听的端口号
// 创建监听套节字
SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(nPort);
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
// 绑定套节字到本地机器
if(::bind(sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
{
printf(" Failed bind() \n");
return -1;
}
// 进入监听模式
::listen(sListen, 5);
// select模型处理过程
// 1)初始化一个套节字集合fdSocket,添加监听套节字句柄到这个集合
fd_set fdSocket; // 所有可用套节字集合
FD_ZERO(&fdSocket);
FD_SET(sListen, &fdSocket);
while(TRUE)
{
// 2)将fdSocket集合的一个拷贝fdRead传递给select函数,
// 当有事件发生时,select函数移除fdRead集合中没有未决I/O操作的套节字句柄,然后返回。
fd_set fdRead = fdSocket;
int nRet = ::select(0, &fdRead, NULL, NULL, NULL);
if(nRet > 0)
{
// 3)通过将原来fdSocket集合与select处理过的fdRead集合比较,
// 确定都有哪些套节字有未决I/O,并进一步处理这些I/O。
for(int i=0; i<(int)fdSocket.fd_count; i++)
{
if(FD_ISSET(fdSocket.fd_array[i], &fdRead))
{
if(fdSocket.fd_array[i] == sListen) // (1)监听套节字接收到新连接
{
if(fdSocket.fd_count < FD_SETSIZE)
{
sockaddr_in addrRemote;
int nAddrLen = sizeof(addrRemote);
SOCKET sNew = ::accept(sListen, (SOCKADDR*)&addrRemote, &nAddrLen);
FD_SET(sNew, &fdSocket);
printf("接收到连接(%s)\n", ::inet_ntoa(addrRemote.sin_addr));
}
else
{
printf(" Too much connections! \n");
continue;
}
}
else
{
char szText[256];
int nRecv = ::recv(fdSocket.fd_array[i], szText, strlen(szText), 0);
if(nRecv > 0) // (2)可读
{
szText[nRecv] = '\0';
printf("接收到数据:%s \n", szText);
}
else // (3)连接关闭、重启或者中断
{
::closesocket(fdSocket.fd_array[i]);
FD_CLR(fdSocket.fd_array[i], &fdSocket);
}
}
}
}
}
else
{
printf(" Failed select() \n");
break;
}
}
return 0;
}
公众号: 安全狗的自我修养
抖音: haidragon
bibi: haidragonx