在所有POSIX兼容的平台上，select函数使我们可以执行I/O多路转接。传给select的参数告诉内核：

  • 我们所关心的描述符；
  • 对于每个描述符我们所关心的条件（是否想从一个给定的描述符读，是否想写一个给定的描述符，是否关心一个给定描述符的异常条件）；
  • 愿意等待多长时间（可以永远等待、等待一个固定的时间或者根本不等待）。从select返回时，内核告诉我们：
    • 已准备好的描述符的总数量；
    • 对于读、写或异常这3个条件中的每一个，哪些描述符已准备好。

使用这种返回信息，就可调用相应的I/O 函数（一般是read或write），并且确知该函数不会阻塞。

#include <sys/select.h>

int select(int maxfdp1, fd_set *restrict readfds,
                fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict exceptfds,
                struct timeval *restrict tvptr);
                //返回值：准备就绪的描述符数目；若超时，返回0；若出错，返回−1

先来说明最后一个参数，它指定愿意等待的时间长度，单位为秒和微秒（回忆 4.20 节）。有以下3种情况。

tvptr == NULL

永远等待。如果捕捉到一个信号则中断此无限期等待。当所指定的描述符中的一个已准备好或捕捉到一个信号则返回。如果捕捉到一个信号，则select返回-1，errno设置为EINTR。

tvptr->tv_sec == 0 && tvptr->tv_usec == 0

根本不等待。测试所有指定的描述符并立即返回。这是轮询系统找到多个描述符状态而不阻塞select函数的方法。

tvptr->tv_sec != 0 || tvptr->tv_usec != 0

等待指定的秒数和微秒数。当指定的描述符之一已准备好，或当指定的时间值已经超过时立即返回。如果在超时到期时还没有一个描述符准备好，则返回值是 0。（如果系统不提供微秒级的精度，则tvptr->tv_usec值取整到最近的支持值。）与第一种情况一样，这种等待可被捕捉到的信号中断。

POSIX.1允许实现修改timeval结构中的值，所以在select返回后，你不能指望该结构仍旧保持调用select之前它所包含的值。FreeBSD 8.0、Mac OS X 10.6.8和Solaris 10都保持该结构中的值不变。但是，若在超时时间尚未到期时，select就返回，那么Linux 3.2.0将用剩余时间值更新该结构。

中间3个参数readfds、writefds和exceptfds是指向描述符集的指针。这3个描述符集说明了我们关心的可读、可写或处于异常条件的描述符集合。每个描述符集存储在一个fd_set数据类型中。这个数据类型是由实现选择的，它可以为每一个可能的描述符保持一位。我们可以认为它只是一个很大的字节数组，如图14-15所示。

图14-15 对select指定读、写和异常条件描述符

对于fd_set数据类型，唯一可以进行的处理是：分配一个这种类型的变量，将这种类型的一个变量值赋给同类型的另一个变量，或对这种类型的变量使用下列4个函数中的一个。

#include <sys/select.h>

int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);
//返回值：若fd在描述符集中，返回非0值；否则，返回0
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset);
void FD_ZERO(fd_set *fdset);

这些接口可实现为宏或函数。调用FD_ZERO将一个fd_set变量的所有位设置为0。要开启描述符集中的一位，可以调用FD_SET。调用 FD_CLR可以清除一位。最后，可以调用FD_ISSET测试描述符集中的一个指定位是否已打开。

在声明了一个描述符集之后，必须用FD_ZERO将这个描述符集置为0，然后在其中设置我们关心的各个描述符的位。具体操作如下所示：

fd_set rset;
int　　fd;
FD_ZERO(&rset);
FD_SET(fd, &rset);
FD_SET(STDIN_FILENO, &rset);

从select返回时，可以用FD_ISSET测试该集中的一个给定位是否仍处于打开状态：

if (FD_ISSET(fd, &rset)) {
    ...
}

select的中间3个参数（指向描述符集的指针）中的任意一个（或全部）可以是空指针，这表示对相应条件并不关心。如果所有3个指针都是NULL，则select提供了比sleep更精确的定时器。（回忆10.19节，sleep等待整数秒，而select的等待时间则可以小于1秒，其实际精度取决于系统时钟。）习题14.5给出了这样一个函数。

select第一个参数maxfdp1的意思是“最大文件描述符编号值加1”。考虑所有3个描述符集，在3个描述符集中找出最大描述符编号值，然后加1，这就是第一个参数值。也可将第一个参数设置为FD_SETSIZE，这是<sys/select.h>中的一个常量，它指定最大描述符数（经常是1024），但是对大多数应用程序而言，此值太大了。确实，大多数应用程序只使用3～10个描述符（某些应用程序需要更多的描述符，但这种UNIX程序并不典型）。通过指定我们所关注的最大描述符，内核就只需在此范围内寻找打开的位，而不必在3个描述符集中的数百个没有使用的位内搜索。

例如，图14-16所示的两个描述符集的情况就好像是执行了下述操作：

fd_set readset, writeset;
FD_ZERO(&readset);
FD_ZERO(&writeset);
FD_SET(0, &readset);
FD_SET(3, &readset);
FD_SET(1, &writeset);
FD_SET(2, &writeset);
select(4, &readset, &writeset, NULL, NULL);

因为描述符编号从0开始，所以要在最大描述符编号值上加1。第一个参数实际上是要检查的描述符数（从描述符0开始）。

select有3个可能的返回值。

  1. 返回值-1表示出错。这是可能发生的，例如，在所指定的描述符一个都没准备好时捕捉到一个信号。在此种情况下，一个描述符集都不修改。
  2. 返回值0表示没有描述符准备好。若指定的描述符一个都没准备好，指定的时间就过了，那么就会发生这种情况。此时，所有描述符集都会置0。
  3. 一个正返回值说明了已经准备好的描述符数。该值是3个描述符集中已准备好的描述符数之和，所以如果同一描述符已准备好读和写，那么在返回值中会对其计两次数。在这种情况下，3个描述符集中仍旧打开的位对应于已准备好的描述符。

对于“准备好”的含义要作一些更具体的说明。

  • 若对读集readfds中的一个描述符进行的read操作不会阻塞，则认为此描述符是准备好的。
  • 若对写集writefds中的一个描述符进行的write操作不会阻塞，则认为此描述符是准备好的。
  • 若对异常条件集exceptfds中的一个描述符有一个未决异常条件，则认为此描述符是准备好的。现在，异常条件包括：在网络连接上到达带外的数据，或者在处于数据包模式的伪终端上发生了某些条件。（Stevens[1990]的15.10节中描述了后一种条件。）
  • 对于读、写和异常条件，普通文件的文件描述符总是返回准备好。

一个描述符阻塞与否并不影响select是否阻塞，理解这一点很重要。也就是说，如果希望读一个非阻塞描述符，并且以超时值为5秒调用select，则select最多阻塞5 s。相类似，如果指定一个无限的超时值，则在该描述符数据准备好，或捕捉到一个信号之前，select会一直阻塞。

如果在一个描述符上碰到了文件尾端，则select会认为该描述符是可读的。然后调用read，它返回0，这是UNIX系统指示到达文件尾端的方法。（很多人错误地认为，当到达文件尾端时，select会指示一个异常条件。）

POSIX.1也定义了一个select的变体，称为pselect。

#include <sys/select.h>
int pselect(int maxfdp1, fd_set *restrict readfds,
    fd_set *restrict writefds, fd_set *restrict exceptfds,
    const struct timespec *restrict tsptr,const sigset_t *restrict sigmask);
    //返回值：准备就绪的描述符数目；若超时，返回0；若出错，返回−1

除下列几点外，pselect与select相同。

  • select的超时值用timeval结构指定，但pselect使用timespec结构（回忆4.2节中timespec结构的定义）。timespec结构以秒和纳秒表示超时值，而非秒和微秒。如果平台支持这样的时间精度，那么timespec就能提供更精准的超时时间。
  • pselect的超时值被声明为const，这保证了调用pselect不会改变此值。
  • pselect 可使用可选信号屏蔽字。若 sigmask 为 NULL，那么在与信号有关的方面， pselect 的运行状况和 select 相同。否则，sigmask 指向一信号屏蔽字，在调用pselect时，以原子操作的方式安装该信号屏蔽字。在返回时，恢复以前的信号屏蔽字。

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