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linux c语言 select函数用法

来源:http://www.gd-chuangmei.com 作者:美高梅游戏网站 时间:2019-12-16 03:37

linux c语言 fork() 和 exec 函数的简介和用法

 

      假如我们在编写1个c程序时想调用1个shell脚本或者执行1段 bash shell命令, 应该如何实现呢?

      其实在<stdlib.h> 这个头文件中包含了1个调用shell命令或者脚本的函数 system();直接把 shell命令作为参数传入 system函数就可以了, 的确很方便. 关于system 有一段这样的介绍:   system 执行时内部会自动启用fork() 新建1个进程,  效率没有直接使用fork() 和 exec函数高.

 

       那么这篇文章其实就是介绍一下fork() 和 exec函数的用法, 以及如何使用它们来替代system函数.

      

Linux c语言 select函数用法

1. fork() 函数

        Select在Socket编程中还是比较重要的,可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序,他们只是习惯写诸如 connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等 待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回)。 可是使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non- block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。 下面详细介绍一下! Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程,和Windows下的有区别,一会儿说明): int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct timeval *timeout); 先说明两个结构体:

1.1 fork() 函数的作用

       一般来讲, 我们编写1个普通的c程序, 运行这个程序直到程序结束, 系统只会分配1个pid给这个程序, 也就就说, 系统里只会有一条关于这个程序的进程.

 

        但是执行了fork() 这个函数就不同了. 

        fork 这个英文单词在英文里是"分叉"意思,  fork() 这个函数作用也很符合这个意思.  它的作用是复制当前进程(包括进程在内存里的堆栈数据)为1个新的镜像. 然后这个新的镜像和旧的进程同时执行下去. 相当于本来1个进程, 遇到fork() 函数后就分叉成两个进程同时执行了. 而且这两个进程是互不影响

 

        参考下面这个小程序:

 

[cpp] view plain copy

 

  1. int fork_3(){  
  2.     printf("it's the main process step 1!!nn");  
  3.   
  4. 美高梅游戏网站,    fork();  
  5.   
  6.     printf("step2 after fork() !!nn");  
  7.   
  8.     int i; scanf("%d",&i);   //prevent exiting  
  9.     return 0;  
  10. }  

 

          在这个函数里, 共有两条printf语句, 但是执行执行时则打出了3行信息. 如下图: 

第一,struct fd_set可以理解为一个集合,这个集合中存放的是文件描述符(filedescriptor),即文件句柄,这可以是我们所说的普通意义的文件,当然Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式,全部包括在内,所以毫无疑问一个socket就是一个文件,socket句柄就是一个文件描述符。 fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作,比如 清空集合FD_ZERO(fd_set *); 将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set *); 将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int ,fd_set*); 检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int ,fd_set* )。一会儿举例说明。 第二,struct timeval是一个大家常用的结构,用来代表时间值,有两个成员,一个是秒数,另一个是毫秒数。 具体解释select的参数: int maxfdp是一个整数值,是指集合中所有文件描述符的范围,即所有文件描述符的最大值加1,不能错!在Windows中这个参数的值无所谓,可以设置不正确。 fd_set*readfds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的读变化的,即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了,如果这个集合中有一个文件可读,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可读,如果没有可读的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的读变化。 fd_set*writefds是指向fd_set结构的指针,这个集合中应该包括文件描述符,我们是要监视这些文件描述符的写变化的,即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了,如果这个集合中有一个文件可写,select就会返回一个大于0的值,表示有文件可写,如果没有可写的文件,则根据timeout参数再判断是否超时,若超出timeout的时间,select返回0,若发生错误返回负值。可以传入NULL值,表示不关心任何文件的写变化。 fd_set *errorfds同上面两个参数的意图,用来监视文件错误异常。 struct timeval *timeout是select的超时时间,这个参数至关重要,它可以使select处于三种状态,第一,若将NULL以形参传入,即不传入时间结构,就是将select置于阻塞状态,一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止;第二,若将时间值设为0秒0毫秒,就变成一个纯粹的非阻塞函数,不管文件描述符是否有变化,都立刻返回继续执行,文件无变化返回0,有变化返回一个正值;第三,timeout的值大于0,这就是等待的超时时间,即select在timeout时间内阻塞,超时时间之内有事件到来就返回了,否则在超时后不管怎样一定返回,返回值同上述。 返回值: 负值:select错误 正值:某些文件可读写或出错 0:等待超时,没有可读写或错误的文件 在有了select后可以写出像样的网络程序来!举个简单的例子,就是从网络上接受数据写入一个文件中。 例子:  main()  {      int sock;      FILE *fp;      struct fd_set fds;      struct timeval timeout={3,0}; //select等待3秒,3秒轮询,要非阻塞就置0      char buffer[256]={0}; //256字节的接收缓冲区      /* 假定已经建立UDP连接,具体过程不写,简单,当然TCP也同理,主机ip和port都已经给定,要写的文件已经打开      sock=socket(...);      bind(...);      fp=fopen(...); */      while(1)     {          FD_ZERO(&fds); //每次循环都要清空集合,否则不能检测描述符变化         FD_SET(sock,&fds); //添加描述符          FD_SET(fp,&fds); //同上         maxfdp=sock>fp?sock+1:fp+1;    //描述符最大值加1         switch(select(maxfdp,&fds,&fds,NULL,&timeout))   //select使用          {              case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序              case 0:break; //再次轮询             default:                    if(FD_ISSET(sock,&fds)) //测试sock是否可读,即是否网络上有数据                   {                          recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据                          if(FD_ISSET(fp,&fds)) //测试文件是否可写                              fwrite(fp,buffer...);//写入文件                           buffer清空;                     }// end if break;            }// end switch       }//end while  }//end main

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            为什么呢, 因为fork()函数将这个程序分叉了啊,  见下面的图解:

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         可以见到程序在fork()函数执行时都只有1条主进程, 所以 step 1 会被打印输出1次.

         执行 fork()函数后,  程序分叉成为了两个进程, 1个是原来的主进程,  另1个是新的子进程, 它们都会执行fork() 函数后面的代码, 所以 step2 会被 两条进程分别打印输出各一次, 屏幕上就总共3条printf 语句了!

 

         可以见到这个函数最后面我用了 scanf()函数来防止程序退出,  这时查看系统的进程, 就会发现两个相同名字的进程:

 

文章出处:DIY部落()

 

如上图, pid 8808 那个就是主进程了, 而 pid  8809那个就是子进程啊, 因为它的parent pid是 8808啊!

          

          需要注意的是, 假如没有做特殊处理, 子进程会一直存在, 即使fork_3()函数被调用完成,  子进程会和主程序一样,返回调用fork_3() 函数的上一级函数继续执行, 直到整个程序退出.

 

          可以看出, 假如fork_3() 被执行2次,  主程序就会分叉两次, 最终变成4个进程, 是不是有点危险. 所以上面所谓的特殊处理很重要啊!

 

linux c语言 select函数用法

表头文件
#i nclude<sys/time.h>
#i nclude<sys/types.h>
#i nclude<unistd.h>
定义函数
int select(int n,fd_set * readfds,fd_set * writefds,fd_set * exceptfds,struct timeval * timeout);
函数说明
select()用来等待文件描述词状态的改变。参数n代表最大的文件描述词加1,参数readfds、writefds 和exceptfds 称为描述词组,是用来回传该描述词的读,写或例外的状况。底下的宏提供了处理这三种描述词组的方式:
FD_CLR(inr fd,fd_set* set);用来清除描述词组set中相关fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set);用来测试描述词组set中相关fd 的位是否为真
FD_SET(int fd,fd_set*set);用来设置描述词组set中相关fd的位
FD_ZERO(fd_set *set); 用来清除描述词组set的全部位
参数
timeout为结构timeval,用来设置select()的等待时间,其结构定义如下
struct timeval
{
time_t tv_sec;
time_t tv_usec;
};
返回值
如果参数timeout设为NULL则表示select()没有timeout。
错误代码
执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数,如果返回0代表在描述词状态改变前已超过timeout时间,当有错误发生时则返回-1,错误原因存于errno,此时参数readfds,writefds,exceptfds和timeout的值变成不可预测。
EBADF 文件描述词为无效的或该文件已关闭
EINTR 此调用被信号所中断
EINVAL 参数n 为负值。
ENOMEM 核心内存不足
范例
常见的程序片段:fs_set readset;
FD_ZERO(&readset);
FD_SET(fd,&readset);
select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL);
if(FD_ISSET(fd,readset){……}

下面是linux环境下select的一个简单用法

#i nclude <sys/time.h>
#i nclude <stdio.h>
#i nclude <sys/types.h>
#i nclude <sys/stat.h>
#i nclude <fcntl.h>
#i nclude <assert.h>

int main ()
{
int keyboard;
int ret,i;
char c;
fd_set readfd;
struct timeval timeout;
美高梅棋牌,keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
assert(keyboard>0);
while(1)
    {
timeout.tv_sec=1;
timeout.tv_usec=0;
FD_ZERO(&readfd);
FD_SET(keyboard,&readfd);
ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);
if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))
    {
      i=read(keyboard,&c,1);
          if('n'==c)
          continue;
      printf("hehethe input is %cn",c);
     
       if ('q'==c)
      break;
      }
}
}
用来循环读取键盘输入

2007年9月17日,将例子程序作一修改,加上了time out,并且考虑了select得所有的情况:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>

int main ()
{
int keyboard;
int ret,i;
char c;
fd_set readfd;
struct timeval timeout;
keyboard = open("/dev/tty",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
assert(keyboard>0);
while(1)
{
      timeout.tv_sec=5;
      timeout.tv_usec=0;
      FD_ZERO(&readfd);
      FD_SET(keyboard,&readfd);
      ret=select(keyboard+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);

      //select error when ret = -1
      if (ret == -1)
          perror("select error");

      //data coming when ret>0
      else if (ret)
      {
          if(FD_ISSET(keyboard,&readfd))
          {
              i=read(keyboard,&c,1);
              if('n'==c)
                  continue;
              printf("hehethe input is %cn",c);

              if ('q'==c)
              break;
          }
      }

      //time out when ret = 0
      else if (ret == 0)
          printf("time outn");
}
}

#include <string.h> 
#include <unistd.h> 
#include <sys/time.h> 
#include <sys/types.h>

下面是我写的一个例程: 
在标准输入读取9个字节数据。 
用select函数实现超时判断!

int main(int argc, char ** argv) 

char buf[10] = ""; 
fd_set rdfds;// 
struct timeval tv; //store timeout 
int ret; // return val 
FD_ZERO(&rdfds); //clear rdfds 
FD_SET(1, &rdfds); //add stdin handle into rdfds 
tv.tv_sec = 3; 
tv.tv_usec = 500; 
ret = select(1 + 1, &rdfds, NULL, NULL, &tv); 
if(ret < 0) 
perror("nselect"); 
else if(ret == 0) 
printf("ntimeout"); 
else 

printf("nret=%d", ret); 
}

if(FD_ISSET(1, &rdfds)) 

printf("nreading"); 
fread(buf, 9, 1, stdin); // read form stdin 

// read(0, buf, 9); /* read from stdin */ 
// fprintf(stdout, "%sn", buf); /* write to stdout */ 
write(1, buf, strlen(buf)); //write to stdout 
printf("n%dn", strlen(buf)); 
return 0; 
}

来自: 


1.2 区别分主程序和子程序.

        实际应用中, 单纯让程序分叉意义不大, 我们新增一个子程序, 很可能是为了让子进程单独执行一段代码. 实现与主进程不同的功能.

         要实现上面所说的功能, 实际上就是让子进程和主进程执行不同的代码啊.

         所以fork() 实际上有返回值, 而且在两条进程中的返回值是不同的, 在主进程里 fork()函数会返回主进程的pid,   而在子进程里会返回0!   所以我们可以根据fork() 的返回值来判断进程到底是哪个进程, 就可以利用if 语句来执行不同的代码了!

 

        如下面这个小程序fork_1():

 

[cpp] view plain copy

 

  1. int fork_1(){  
  2.     int childpid;  
  3.     int i;  
  4.   
  5.     if (fork() == 0){  
  6.         //child process  
  7.         for (i=1; i<=8; i++){  
  8.             printf("This is child processn");  
  9.         }  
  10.     }else{  
  11.         //parent process  
  12.         for(i=1; i<=8; i++){  
  13.             printf("This is parent processn");  
  14.         }  
  15.     }  
  16.   
  17.     printf("step2 after fork() !!nn");  
  18. }  

        我对fork() 函数的返回值进行了判断, 如果 返回值是0, 我就让认为它是子进程, 否则是主程序.  那么我就可以让这两条进程输出不同的信息了.

 

       

          输出信息如下图:

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          可以见到 子程序和主程序分别输出了8条不同的信息,  但是它们并不是规则交替输出的, 因为它们两条进程是互相平行影响的, 谁的手快就在屏幕上先输出,  每次运行的结果都有可能不同哦.

 

        下面是图解:

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          由图解知两条进程都对fork()返回值执行判断,  在if 判断语句中分别执行各自的代码.  但是if判断完成后,  还是会回各自执行接下来的代码. 所以 step2 还是输出了2次.

1.4 使用exit() 函数令子进程在if 判断内结束.

          参考上面的函数, 虽然使用if 对 fork() 的返回值进行判断,  实现了子进程和 主进程在if判断的范围内执行了不同的代码,  但是就如上面的流程图, 一旦if执行完成, 他们还是会各自执行后面的代码. 

          通常这不是我们期望的,  我们更多时会希望子进程执行一段特别的代码后就让他结束,  后面的代码让主程序执行就行了.

          这个实现起来很简单, 在子程序的if 条件内最后加上exit() 函数就ok了.

 

         将上面的fork_1()函数修改一下, 加上exit语句:

 

[cpp] view plain copy

 

  1. int fork_1(){  
  2.     int childpid;  
  3.     int i;  
  4.   
  5.     if (fork() == 0){  
  6.         //child process  
  7.         for (i=1; i<=8; i++){  
  8.             printf("This is child processn");  
  9.         }  
  10.         exit(0);  
  11.     }else{  
  12.         //parent process  
  13.         for(i=1; i<=8; i++){  
  14.             printf("This is parent processn");  
  15.         }  
  16.     }  
  17.   
  18.     printf("step2 after fork() !!nn");  
  19. }  

       再看看输出:

 

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            可以见到, step2只输出1次了,   这是因为子程序在 if条件内结束了啊, 一旦 if 判断成, 就只剩下1个主进程执行下面的代码了, 这正是我们想要的!

            注意: exit() 函数在 stdlib.h 头文件内

 

流程图:

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1.4 使用wait() 函数主程序等子程序执行完成(退出)后再执行.   

 

        由上面例子得知,  主程序和子程序的执行次序是随机的,  但是实际情况下, 通常我们希望子进程执行后,  才继续执行主进程. 

        例如对于上面的fork_1()函数, 我想先输出子进程的8个 "This is child process"  然后再输出 8个 主进程"This is parent process", 改如何做?

        wait()函数就提供了这个功能,    在if 条件内的  主进程呢部分内 加上wait() 函数, 就可以让主进程执行fork()函数时先hold 住, 等子进程退出后再执行, 通常会配合子进程的exit()函数一同使用.

 

        我将fork_1()函数修改一下, 添加了wait()语句:

 

[cpp] view plain copy

 

  1. int fork_1(){  
  2.     int childpid;  
  3.     int i;  
  4.   
  5.     if (fork() == 0){  
  6.         //child process  
  7.         for (i=1; i<=8; i++){  
  8.             printf("This is child processn");  
  9.         }  
  10.         exit(0);  
  11.     }else{  
  12.         //parent process  
  13.         wait();  
  14.         for(i=1; i<=8; i++){  
  15.             printf("This is parent processn");  
  16.         }  
  17.     }  
  18.   
  19.     printf("step2 after fork() !!nn");  
  20. }  

 

输出:

 

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      见到这时的屏幕输出就很有规律了!

      其实wait() 函数还有1个功能, 就是可以接收1个 pid_t(在unistd.h内,其实就是Int啦) 指针类型参数,   给这个参数赋上子进程退出前的系统pid值

     流程图:

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2. exec 函数组

 

      需要注意的是exec并不是1个函数, 其实它只是一组函数的统称, 它包括下面6个函数:

     

[cpp] view plain copy

 

  1. #include <unistd.h>  
  2.   
  3. int execl(const char *path, const char *arg, ...);  
  4.   
  5. int execlp(const char *file, const char *arg, ...);  
  6.   
  7. int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);  
  8.   
  9. int execv(const char *path, char *const argv[]);  
  10.   
  11. int execvp(const char *file, char *const argv[]);  
  12.   
  13. int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);  

 

       可以见到这6个函数名字不同, 而且他们用于接受的参数也不同.

       实际上他们的功能都是差不多的, 因为要用于接受不同的参数所以要用不同的名字区分它们, 毕竟c语言没有函数重载的功能嘛..  

 

       但是实际上它们的命名是有规律的:

       exec[l or v][p][e]

       exec函数里的参数可以分成3个部分,      执行文件部分,     命令参数部分,   环境变量部分.

        例如我要执行1个命令   ls -l /home/gateman  

        执行文件部分就是  "/usr/bin/ls"

        命令参赛部分就是 "ls","-l","/home/gateman",NULL              见到是以ls开头 每1个空格都必须分开成2个部分, 而且以NULL结尾的啊.

        环境变量部分, 这是1个数组,最后的元素必须是NULL 例如  char * env[] = {"PATH=/home/gateman", "USER=lei", "STATUS=testing", NULL};

        

        好了说下命名规则:

        e后续,  参数必须带环境变量部分,   环境变零部分参数会成为执行exec函数期间的环境变量, 比较少用

        l 后续,   命令参数部分必须以"," 相隔, 最后1个命令参数必须是NULL

        v 后续,   命令参数部分必须是1个以NULL结尾的字符串指针数组的头部指针.         例如char * pstr就是1个字符串的指针, char * pstr[] 就是数组了, 分别指向各个字符串.

        p后续,   执行文件部分可以不带路径, exec函数会在$PATH中找

 

          

         还有1个注意的是, exec函数会取代执行它的进程,  也就是说, 一旦exec函数执行成功, 它就不会返回了, 进程结束.   但是如果exec函数执行失败, 它会返回失败的信息,  而且进程继续执行后面的代码!

 

       通常exec会放在fork() 函数的子进程部分, 来替代子进程执行啦, 执行成功后子程序就会消失,  但是执行失败的话, 必须用exit()函数来让子进程退出!

       下面是各个例子:

 

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