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目录
IO认识
同步 VS 异步
阻塞 VS非阻塞
fcntl
常用cmd
F_GETFL与F_GETFD
举例
read返回值-1
Select
原型
timeout
fd_set结构
Select通信原理
0.怎么解决单进程下复原问题？（三状态参数）
1.怎么区分新链接与信息？
Echo Server🔗
FD_ISSET
第一个参数fd
正确判断
IO认识
IO分作：等待 + 拷贝
先前直接使用的recv / read / readfrom / get / fread等读取均是IO缓慢，因为它们大多数时间都在“等待”！
同步 VS 异步
同步通信 vs 异步通信(synchronous communication/ asynchronous communication)
同步和异步关注的是消息通信机制。
- 所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。但是一旦调用返回，就得到得到结果了；换句话说，就是由调用者主动等待这个调用的结果；
- 异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果；换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果；而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用
阻塞 VS非阻塞
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。
- 阻塞IO：在内核将数据准备好之前，系统调用会一直等待。所有的套接字，默认都是阻塞的方式。阻塞IO是最常见的IO方式。
- 非阻塞IO：如果内核还未将数据准备好，系统调用仍会直接返回，并且返回EWOULDBLOCK错误码。
注意：非阻塞IO往往需要程序员反复尝试读写文件描述符，这个过程称之为轮询。这对CPU来讲是极大的浪费，一般只有特定场景下才会使用。
fcntl
fcntl（File Control）：是设置阻塞/非阻塞IO的瑞士军刀。
#include <fcntl.h> #include <unistd.h> int fcntl(int fd, int cmd, ...);fd:设置阻塞/非阻塞的文件对应描述符。
cmd：可变参数，本质上是宏设置。
第二位及以后参数参数
第二位必须是“命令”像：F_GETFL 或 F_SETFL 而第三位必须是“状态类型”像：O_NONBLOACK。二者绝不可以为了省事而直接按位或全部一次性传入第二个参数
常用cmd
F_GETFL/F_SETFL获得/设置文件描述符状态标记。
O_NONBLOCK设置非阻塞IO
F_DUPFD复制一个现有的文件描述符。
F_GETFD/F_SETFD获得/设置文件描述符标记.
获得/设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).
获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW)
F_GETFL //获取fd状态 （常用来获取fd原状态）
F_SETFL //设置状态 （常用来设置其他状态像：O_NONBLOCK）
F_GETFL与F_GETFD
F_GETFL(Get File Status Flags)：操作的是文件描述符的属性。它获取的是该描述符的访问模式（只读、只写、读写）和状态标志（如追加
O_APPEND、非阻塞O_NONBLOCK、同步O_SYNC等）。这些标志是在
open()系统调用时设定的，并且会影响后续的read()、write()操作。
F_SETFD(Set File Descriptor Flags)：操作的是文件描述符本身的标志。它主要设置的是
FD_CLOEXEC（Close-on-exec）标志。这个标志不影响读写，只影响当进程执行
exec系列函数时，该描述符是否会被自动关闭。（防止子进程继承不必要的文件描述符（安全加固）仅有FD_CLOEXEC（实际开发中几乎只用这个））
举例
#include<unistd.h> #include<fcntl.h> void SetNoBlock(int fd) { //1.获取原fd描述,由于保留原fd状态信息 int fl = fcntl(fd, F_GETFL); if(fl < 0) { perror("fcntl"); return; } //2.设置状态标记 fcntl(fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK); }exec系列函数回顾
exec系列是Unix/Linux中替换进程映像的系统调用组。它们的作用是用一个新的程序替换当前进程的代码段、数据段、堆和栈，但保留进程的PID、文件描述符表、信号处理等。
#include <unistd.h> int execl (const char *path, const char *arg, ..., NULL); int execlp(const char *file, const char *arg, ..., NULL); int execle(const char *path, const char *arg, ..., NULL, char *const envp[]); int execv (const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);// 1. execl：逐个列出参数，以 NULL 结尾 execl("/bin/ls", "ls", "-l", "/home", NULL); // 2. execlp：不用写完整路径，自动搜 PATH execlp("ls", "ls", "-l", "/home", NULL); // 3. execle：自己指定环境变量 char *envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "USER=ubuntu", NULL}; execle("/bin/ls", "ls", "-l", "/home", NULL, envp);特点：返回必然错误
fcntl后read返回值-1
read返回-1有两种可能：
1.出错（像：文件描述符关闭）
2.数据未就绪（在非阻塞情况下，read后因为是非阻塞读取，当未及时发送数据就会导致“数据未就绪”）
无论何种情况错误码均被设置
🔗错误码认识 C/C++进阶知识6.0（必要）
//测试非阻塞IO #include<iostream> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> using namespace std; void SetNoBlock (int fd) { int fl = fcntl (fd, F_GETFL);//获取fd的默认描述码 if(fl < 0) { perror("fcntl"); return; } fcntl (fd, F_SETFL, fl | O_NONBLOCK);//保持fd的原权限码+非阻塞0 // 注意此处的独立 } int main() { // cout << sizeof (fd_set) * 8 << endl;//1024大小 SetNoBlock (0); while(true) { char buf[1024] = { 0 }; int n = read (0, buf, 1023); if(n > 0) { //正常读取到了 cout << buf; } else if(n < 0) { //n < 0 //1.出错了 2.底层没有数据准备好 if(errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) //含义均是"现在无数据，请稍后再试",使用一个就够了 { sleep (1); cout << "数据没有准备好..." << endl; continue; } else if(errno == EINTR ) { cout << "被信号打断" << endl; continue; } //真正读取出错 break; } else { //原为读到文件(0)末尾。因为是终端末尾(Ctrl+d) cout << "末尾n:" << n << endl; break; } } }.mp4效果演示
fcntl非阻塞IO
Select
“一种兼容性极好，较为古老的IO模式”
select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件描述符的状态变化的；
原型
#include <sys/select.h> #include <sys/time.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);对于select正常返回后的fd默认情况下，读事件不就绪，写事件是就绪的。
nfds：等待的所有文件描述符中最大的值加1后的值。
timeout
输入输出型参数
struct timeval { time_t tv_sec; //单位：秒 time_t tv_usec; //单位：毫秒 }①nullptr：阻塞性一旦有某个fd就绪就 . ↓ .，如果如果当时没有就绪的就阻塞。
/*了解fd的遍历*/ // 1. schedule() 返回（进程重新获得CPU） // 2. 从 do_select_wait() 的 schedule() 后继续执行 // 3. 移除等待队列条目 // 4. 重新遍历fd集合，检查哪些就绪了 // 5. 返回就绪的fd数量 // 6. 返回到用户态②0：非阻塞性仅检测一轮，若无就绪就立即返回。（不再等待）
③ > 0：作为输入的等待最大时间容忍度，输出时输出被消耗后的剩余时间。
fd_set结构
fd_set是一种位图结构，作为输入输出型参数。（基于不同的Linux系统可能会有差异）
输入：用户告诉内核位图上为1的值对应的下标就是你要关心的相应的 fd 值。
输出：表示关心的fd内已经状态就绪（设置为1）的fd是哪些。
此处的“状态”指参数位于参数对应的状态情况，分别是读、写、异常。
返回值 r
当新链接到达后也是“立即返回！！！”返回值 > 0 。
- r > 0：有 r 个 fd 就绪了。
- r == 0：超时。（因为当为nullptr时为阻塞性所以没有这种情况）
- r < 0：出错（像打开一个从未打开的文件描述符）
注意：select由于资历较老，所以其兼容性极好。
Select通信原理
实现了单进程/线程多路IO
0.怎么解决单进程下复原问题？（三状态参数）
加入辅助数组 int fd_array[8*sizeof(fd_set)] = -1;
select前将上一轮或许新纳入了的fd纳入状态参数。
1.怎么区分新链接与信息？
答：根据三状态参数 均是输入输出型参数，可知若是新链接则一定select后对应辅助数组参数就绪，因此应先判断listenfd对应的fd_array[0]是否就绪。
就绪：新链接到来。（因为listenfd是监听fd）
未就绪：信息到来
注意：创建fd_set后一定要第一时间初始化FD_ZERO()
Echo Server🔗
必看核心是Dispatch函数的因果逻辑
实现基于select的echo server
注意：TCP与UDP的差异
测试代码：
int n = select (_sockfd + 1, &rfds, nullptr, nullptr, nullptr);//阻塞性 if(n > 0) { //新链接到来/链接发送了信息!!! // Dispatch (buf); // 派遣 cout << "test"; continue; }我发了一个信息为什么一直打印？不应该打印一次后阻塞吗？
答：因为没有服务端没有将接收缓冲区内的数据读走！！！
意识：read不仅仅是拷贝还将接收缓冲区内数据清除！！！
监听套接字是用来监听是否有新链接的，不能作为通信套接字否则：
FD_ISSET
FD_ISSET的底层含位运算，使用fd参数不可以带负数。
第一个参数fd
FD_ISSET的第一个参数可能是-1无法进行位运算
正确判断
//正确写法 if(FD_ISSET (fd_array[i], &rfds)) //错误写法 // if (FD_ISSET (fd_array[i], &rfds) != 0) // 在集合rfds中返回非零 // if (FD_ISSET (fd_array[i], &rfds) == true) // 在集合rfds中返回非零注意是输入输出型参数。
select特点与缺点
特点
1.可检测文件描述符的个数取决于sizeof(fd_set)值。ubuntu账号sizeof(fd_set) == 128，每字节8比特共计128*8 = 1024个文件描述符。
2.将需要监控状态的fd（rfds wfds efds）符加入select监控后常需额外一个数据结构存储历史关心情况。
3.每次调用select都会将rfd/wfd/efd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会大很多。
缺点
1.每次调用select，都需要手动设置fd集合，很不方便。
2.select支持的文件描述符太少。
下节我们将讲述poll的使用
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