1. select()

函数原型

参数说明

• nfds：指定文件描述符的范围。这个值应设置为所有文件描述符中最大值加一。例如，如果监视的文件描述符是 0 到 5，则 nfds 应设置为 6。
• readfds：指向一个 fd_set 结构体的指针，该结构体表示要监视的可读文件描述符集合。调用 select() 之前，需要使用 FD_ZERO() 初始化该集合，并用 FD_SET() 添加文件描述符。调用 select() 后，集合中的文件描述符将更新为实际发生可读事件的文件描述符。
• writefds：指向一个 fd_set 结构体的指针，该结构体表示要监视的可写文件描述符集合。用法与 readfds 类似。
• exceptfds：指向一个 fd_set 结构体的指针，该结构体表示要监视的异常条件集合。用法与 readfds 类似。
• timeout：指向一个 struct timeval 结构体的指针，表示 select() 的超时时间。如果超时前没有文件描述符状态变化，select() 将返回。如果设置为 NULL，则表示 select() 将无限期等待直到有事件发生。

返回值

 

优势

 

• 成功：返回发生事件的文件描述符数量。
• 失败：返回 -1，并设置 errno。

  #include <sys/select.h>
  #include <sys/types.h>
  #include <unistd.h>
  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      fd_set read_fds;
      struct timeval timeout;
      int max_fd = 0;  // 最大文件描述符编号
  
      // 初始化文件描述符集
      FD_ZERO(&read_fds);
      FD_SET(STDIN_FILENO, &read_fds);  // 监视标准输入
  
      timeout.tv_sec = 5;  // 设置超时时间为5秒
      timeout.tv_usec = 0;
  
      int ret = select(max_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);
      if (ret == -1) {
          perror("select");
          return 1;
      } else if (ret == 0) {
          printf("Timeout occurred!\n");
      } else {
          if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &read_fds)) {
              printf("Data is available on stdin\n");
          }
      }
  
      return 0;
  }
  

  

  2. poll()

• 介绍

  poll() 是另一种 I/O 多路复用机制，允许应用程序监视多个文件描述符，等待它们的状态发生变化。与 select() 不同，poll() 使用一个数组来表示文件描述符。

  工作原理

• 结构体：poll() 使用 pollfd 结构体数组，其中包含要监视的文件描述符及其事件类型。
• 事件类型：pollfd 结构体中的 events 成员表示感兴趣的事件（如 POLLIN、POLLOUT）。
• 返回值：返回值表示活动的文件描述符数量。可以通过检查 revents 成员来判断哪个文件描述符有事件发生。
• 文件描述符数量限制：没有像 select() 那样的文件描述符数量限制，只受限于系统的内存。
• 性能改进：对大量文件描述符的处理性能较 select() 更好。

3. epoll() 

介绍

epoll() 是 Linux 特有的 I/O 多路复用机制，设计用于高效处理大量文件描述符，尤其适合需要高性能的网络服务和其他 I/O 密集型应用。epoll 提供了更好的扩展性和性能，尤其在处理大量文件描述符时优于 select() 和 poll()

epoll_create()

函数原型

• size：指定 epoll 实例的初始大小，但在现代 Linux 内核中，这个参数已被忽略。你可以传递任意值，但通常设置为 1。

返回值

• 成功：返回一个新的 epoll 文件描述符。
• 失败：返回 -1，并设置 errno。
•  

 epoll_ctl()

函数原型

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

参数说明

• epfd：由 epoll_create() 返回的 epoll 文件描述符。
• op：操作类型，取值为 EPOLL_CTL_ADD（添加文件描述符）、EPOLL_CTL_MOD（修改文件描述符）或 EPOLL_CTL_DEL（删除文件描述符）。
• fd：要添加、修改或删除的文件描述符。
• event：指向 epoll_event 结构体的指针，指定感兴趣的事件及事件处理的用户数据。

返回值

• 成功：返回 0。
• 失败：返回 -1，并设置 errno。
•  

epoll_wait()

函数原型

 

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

参数说明

• epfd：由 epoll_create() 返回的 epoll 文件描述符。
• events：指向 epoll_event 结构体数组的指针。epoll_wait() 将把发生事件的文件描述符及其事件填充到这个数组中。
• maxevents：events 数组的大小，即最大事件数量。
• timeout：超时时间（以毫秒为单位）。设置为 0 表示非阻塞模式，设置为 -1 表示无限期等待。

返回值

• 成功：返回发生事件的文件描述符数量。
• 失败：返回 -1，并设置 errno。

struct epoll_event {
    uint32_t events;      // 事件类型，例如 EPOLLIN、EPOLLOUT
    epoll_data_t data;    // 用户数据，通常用于保存文件描述符
};

常用事件标志

• EPOLLIN：文件描述符可读。
• EPOLLOUT：文件描述符可写。
• EPOLLERR：发生错误。
• EPOLLET：边沿触发模式（ET），文件描述符会在事件到达时通知一次

#include <sys/epoll.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_EVENTS 10

int main() {
    int epfd = epoll_create(1);
    if (epfd == -1) {
        perror("epoll_create");
        return 1;
    }

    struct epoll_event ev, events[MAX_EVENTS];
    ev.events = EPOLLIN;  // 关注可读事件
    ev.data.fd = STDIN_FILENO;

    if (epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, STDIN_FILENO, &ev) == -1) {
        perror("epoll_ctl");
        return 1;
    }

    int nfds = epoll_wait(epfd, events, MAX_EVENTS, 5000);  // 等待最多5000毫秒
    if (nfds == -1) {
        perror("epoll_wait");
        return 1;
    } else if (nfds == 0) {
        printf("Timeout occurred!\n");
    } else {
        for (int i = 0; i < nfds; i++) {
            if (events[i].events & EPOLLIN) {
                printf("Data is available on stdin\n");
            }
        }
    }

    close(epfd);
    return 0;
}