C++中poll函数详解（网络编程中的IO多路复用利器）

什么是 poll 函数？

poll 是 Linux/Unix 系统提供的一个系统调用，用于监视多个文件描述符（file descriptor）的状态变化（如可读、可写、异常等），从而实现单线程同时处理多个 I/O 事件。它属于 IO多路复用 技术的一种，与 select 和 epoll 并列为三大经典方案。

相比 select，poll 没有文件描述符数量限制（FD_SETSIZE 限制），且接口更简洁，是学习高级网络编程的重要一步。

poll 函数的基本语法

首先，我们需要包含头文件：

#include <poll.h>

函数原型如下：

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

参数说明：

• fds：指向 struct pollfd 数组的指针，每个元素描述一个要监视的文件描述符及其关注的事件。
• nfds：数组中元素的个数。
• timeout：超时时间（单位：毫秒）。-1 表示永久阻塞，0 表示立即返回（非阻塞），正数表示等待指定毫秒后超时。

struct pollfd 的定义如下：

struct pollfd {    int   fd;         // 要监视的文件描述符    short events;     // 关注的事件（输入）    short revents;    // 实际发生的事件（输出）};

常用事件类型

实战：用 poll 实现简单的 TCP 服务器

下面是一个使用 poll 实现的简单回显服务器示例。它能同时处理多个客户端连接，当客户端发送消息时，服务器原样返回。

#include <iostream>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <unistd.h>#include <poll.h>#include <cstring>#include <vector>#define MAX_CLIENTS 100#define BUFFER_SIZE 1024int main() {    int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if (server_fd == -1) {        std::cerr << "创建 socket 失败\n";        return -1;    }    int opt = 1;    setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));    struct sockaddr_in address;    address.sin_family = AF_INET;    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    address.sin_port = htons(8080);    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)) < 0) {        std::cerr << "绑定失败\n";        close(server_fd);        return -1;    }    listen(server_fd, 10);    std::cout << "服务器启动，监听端口 8080...\n";    std::vector<struct pollfd> fds;    struct pollfd server_pfd = {server_fd, POLLIN, 0};    fds.push_back(server_pfd);    while (true) {        int poll_count = poll(fds.data(), fds.size(), -1);        if (poll_count == -1) {            std::cerr << "poll 错误\n";            break;        }        // 检查是否有新连接        if (fds[0].revents & POLLIN) {            int client_fd = accept(server_fd, nullptr, nullptr);            if (client_fd != -1) {                std::cout << "新客户端连接: " << client_fd << "\n";                struct pollfd client_pfd = {client_fd, POLLIN, 0};                fds.push_back(client_pfd);            }        }        // 检查已有客户端是否有数据        for (size_t i = 1; i < fds.size(); ++i) {            if (fds[i].revents & (POLLIN | POLLHUP | POLLERR)) {                char buffer[BUFFER_SIZE];                ssize_t bytes = read(fds[i].fd, buffer, BUFFER_SIZE - 1);                if (bytes <= 0) {                    // 客户端断开                    std::cout << "客户端 " << fds[i].fd << " 断开连接\n";                    close(fds[i].fd);                    fds.erase(fds.begin() + i);                    --i; // 调整索引                } else {                    buffer[bytes] = '\0';                    std::cout << "收到消息: " << buffer << "\n";                    write(fds[i].fd, buffer, bytes); // 回显                }            }        }    }    close(server_fd);    return 0;}

编译命令：

g++ -o server server.cpp

运行后，你可以用 telnet localhost 8080 或其他 TCP 客户端测试。

poll 的优缺点

优点：

• 没有文件描述符数量限制（不像 select 有 FD_SETSIZE 限制）
• 接口比 select 更清晰，不需要每次重置 fd_set
• 跨平台性较好（POSIX 标准）

缺点：

• 每次调用都需要遍历所有 fd，时间复杂度 O(n)，高并发下性能不如 epoll
• 不支持边缘触发（Edge Triggered）模式

总结

通过本文，你已经掌握了 C++ 中 poll 函数的基本用法、事件类型以及如何构建一个简单的多客户端服务器。作为 C++ poll函数 和 网络编程 的核心知识点，poll 是理解更高级 IO 多路复用机制（如 epoll）的基础。

虽然在现代高性能服务器中 epoll 更受欢迎，但 poll 依然因其简洁性和可移植性，在中小型项目和教学中广泛使用。希望这篇教程能帮助你迈出 IO多路复用 编程的第一步！

关键词回顾：C++ poll函数、网络编程、poll系统调用、IO多路复用