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C++中的select函数详解（零基础掌握IO多路复用核心技术）

主机测评网
C++
2025-12-08
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在C++网络编程中，select函数是一个非常重要的系统调用，用于实现IO多路复用。它允许程序同时监视多个文件描述符（如套接字），并在其中任何一个变为“就绪”状态（可读、可写或出现异常）时通知程序。这对于构建高性能服务器尤其关键。

C++中的select函数详解（零基础掌握IO多路复用核心技术） C++ select函数网络编程select IO多路复用C++ select函数教程第1张

什么是select函数？

select() 是 POSIX 标准中的一个系统调用，广泛用于 Unix/Linux 系统中。它能同时监控多个文件描述符的状态变化，避免为每个连接创建线程或进程，从而节省系统资源。

select函数的原型

在 C++ 中，select 函数定义在 <sys/select.h> 头文件中，其函数原型如下：

int select(    int nfds,    fd_set *readfds,    fd_set *writefds,    fd_set *exceptfds,    struct timeval *timeout);

参数说明

nfds：要监视的文件描述符集合中最大值加1（即 max_fd + 1）。
readfds：指向可读文件描述符集合的指针。当这些描述符中有数据可读时，select 返回。
writefds：指向可写文件描述符集合的指针。
exceptfds：指向异常文件描述符集合的指针（通常用于带外数据）。
timeout：超时时间。若为 NULL 表示永久阻塞；若为 {0,0} 表示非阻塞立即返回。

常用宏操作fd_set

操作 fd_set 集合需要使用以下宏：

FD_ZERO(fd_set *set)：清空集合。
FD_SET(int fd, fd_set *set)：将文件描述符 fd 加入集合。
FD_CLR(int fd, fd_set *set)：从集合中移除 fd。
FD_ISSET(int fd, fd_set *set)：判断 fd 是否在集合中（通常在 select 返回后使用）。

完整示例：简易TCP服务器使用select

下面是一个使用 C++ select函数 实现的简易回显服务器示例：

#include <iostream>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <unistd.h>#include <sys/select.h>#include <cstring>#include <vector>int main() {    int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (server_fd == -1) {        std::cerr << "Socket creation failed!\n";        return -1;    }    sockaddr_in addr;    std::memset(&addr, 0, sizeof(addr));    addr.sin_family = AF_INET;    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    addr.sin_port = htons(8080);    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {        std::cerr << "Bind failed!\n";        close(server_fd);        return -1;    }    listen(server_fd, 5);    std::cout << "Server listening on port 8080...\n";    fd_set read_fds;    int max_fd = server_fd;    std::vector<int> client_fds;    while (true) {        FD_ZERO(&read_fds);        FD_SET(server_fd, &read_fds);        for (int fd : client_fds) {            FD_SET(fd, &read_fds);            if (fd > max_fd) max_fd = fd;        }        struct timeval timeout;        timeout.tv_sec = 5;        timeout.tv_usec = 0;        int activity = select(max_fd + 1, &read_fds, nullptr, nullptr, &timeout);        if (activity < 0) {            std::cerr << "Select error!\n";            break;        }        if (activity == 0) {            // 超时，可选处理            continue;        }        // 检查是否有新连接        if (FD_ISSET(server_fd, &read_fds)) {            int new_socket = accept(server_fd, nullptr, nullptr);            if (new_socket != -1) {                client_fds.push_back(new_socket);                std::cout << "New client connected. FD: " << new_socket << std::endl;            }        }        // 检查客户端是否有数据        for (auto it = client_fds.begin(); it != client_fds.end();) {            if (FD_ISSET(*it, &read_fds)) {                char buffer[1024] = {0};                int valread = read(*it, buffer, 1024);                if (valread <= 0) {                    // 客户端断开                    close(*it);                    it = client_fds.erase(it);                    std::cout << "Client disconnected.\n";                } else {                    // 回显数据                    write(*it, buffer, valread);                    ++it;                }            } else {                ++it;            }        }    }    // 清理资源    close(server_fd);    for (int fd : client_fds) close(fd);    return 0;}