抗弯曲能力与质量无关:SOCKET学习第三阶段(SELECT模型

Winsock提供了五种类型的套接字I/O 模型，可让Winsock应用程序
对I/O 进行管理，它们包括：select（选择）、WSAAsyncSelect（异步选择）、
WSAEventSelect（事件选择）、overlapped（重叠）以及completion port
（完成端口）
我们将对这几个模型进行学习，今天学习的是SELECT模型
 
select 模型
select（选择）模型是Winsock中最常见的I/O模型。
之所以称其为“select 模型”，是由于它的“中心思想”便是利用select 函数，
实现对I/O 的管理！ 最初设计该模型时，主要面向的是某些使用Unix 操作系统的计算机，
它们采用的是Berkeley 套接字方案。
select 模型已集成到Winsock 1.1 中，它使那些想避免在套接字调用过程中被无辜“锁定”的应用程序，
采取一种有序的方式，同时进行对多个套接字的管理。
由于Winsock 1.1 向后兼容于Berkeley 套接字实施方案，所以假如有一个Berkeley套接字应用使用了select函数，那么从
理论角度讲，毋需对其进行任何修改，便可正常运行。
利用select函数，我们判断套接字上是否存在数据，或者能否向一个套接字写入
数据。之所以要设计这个函数，唯一的目的便是防止应用程序在套接字处于锁定
模式中时，在一次I/O绑定调用（如send或recv）过程中，被迫进入“锁定”状态；
同时防止在套接字处于非锁定模式中时，产生WSAEWOULDBLOCK错误。
除非满足事先用参数规定的条件，否则select函数会在进行I/O 操作时锁定。
select的函数原型如下：
int select(
     int nfds,
     fd_set FAR * readfds,
     fd_set FAR * writefds,
     fd_set FAR * exceptfds,
     const struct timeval FAR * timeout
);
    其中，第一个参数nfds会被忽略。之所以仍然要提供这个参数，只是为了
保持与早期的Berkeley套接字应用程序的兼容。
大家可注意到三个fd_ set 参数：
typedef struct fd_set {
        u_int fd_count;               /* how many are SET? */
        SOCKET  fd_array[FD_SETSIZE];   /* an array of SOCKETs */
} fd_set;

一个用于检查可读性（readfds ），
一个用于检查可写性（writefds），
另一个用于例外数据（exceptfds）。
从根本上说，fd_set数据类型代表着一系列特定套接字的集合。
其中，
readfds 集合包括符合下述任何一个条件的套接字：
 *有数据可以读入。
 *连接已经关闭、重设或中止。
 *假如已调用了listen ，而且一个连接正在建立，那么accept 函数调用会成功。
writefds集合包括符合下述任何一个条件的套接字：
 *有数据可以发出。
 *如果已完成了对一个非锁定连接调用的处理，连接就会成功。
  最后，
exceptfds 集合包括符合下述任何一个条件的套接字：
 *假如已完成了对一个非锁定连接调用的处理，连接尝试就会失败。
 *有带外（Out-of-band，OOB）数据可供读取。
 
例如，假定我们想测试一个套接字是否“可读”，必须将自己的套接字增添到
readfds集合，再等待select 函数完成。select完成之后，必须判断自己的套接字
是否仍为readfds集合的一部分。
若答案是肯定的，便表明该套接字“可读”，可立即着手从它上面读取数据。
在三个参数中（readfds 、writefds 和exceptfds ），
任何两个都可以是空值（NULL）；
但是，至少有一个不能为空值！在任何不为空的
集合中，必须包含至少一个套接字句柄；
否则，select 函数便没有任何东西可以等待。
最后一个参数timeout对应的是一个指针，它指向一个timeval 结构，
用于决定select最多等待I / O 操作完成多久的时间。如timeout是一个空指针，
那么select 调用会无限期地“锁定”或停顿下去，直到至少有一个描述符符合
指定的条件后结束。对timeval 结构的定义如下：
struct timeval
{
   long tv_sec;
   long tv_usec;
};
其中，tv_sec字段以秒为单位指定等待时间；tv_usec字段则以毫秒为单位指定
等待时间。若将超时值设置为（0 , 0），表明select 会立即返回，允许应用
程序对select 操作进行“轮询”。出于对性能方面的考虑，应避免这样的设置。
 
select 成功完成后，会在fd_set结构中，返回刚好有未完成的I/O 操作的所有
套接字句柄的总量。若超过timeval 设定的时间，便会返回0 。
不管由于什么原因，假如select 调用失败，都会返回SOCKET _ ERROR 。
用select 对套接字进行监视之前，在自己的应用程序中，
必须将套接字句柄分配给一个集合，设置好一个或全部读、写以及例外fd_ set 结构。
将一个套接字分配给任何一个集合后再来调用select ，便可知道一个套接字上是否正在发生上述的I/O 活动。

Winsock 提供了下列宏操作，可用来针对I/O 活动，对fd_set 进行处理与检查：
 *FD_CLR(s, *set)：从set 中删除套接字s 。
 *FD_ISSET(s, *set)：检查s 是否s e t 集合的一名成员；如答案是肯定的是，
  则返回T R U E 。
 *FD_SET(s, *set)：将套接字s 加入集合s e t 。
 *FD _ ZERO (*set)：将set 初始化成空集合。
例如，假定我们想知道是否可从一个套接字中安全地读取数据，同时不会
陷于无休止的“锁定”状态，便可使用FD_SET 宏，将自己的套接字分配给
fd_read 集合，再来调用select 。要想检测自己的套接字是否仍属fd_read
集合的一部分，可使用FD_ISSET 宏。

采用下述步骤，便可完成用select 操作一个或多个套接字句柄的全过程：
 1) 使用FD_ZERO 宏，初始化自己感兴趣的每一个fd_set 。
 2) 使用FD_SET 宏，将套接字句柄分配给自己感兴趣的每个fd_set。
 3) 调用select 函数，然后等待在指定的fd_set 集合中，I/O 活动设置好一个或多个
    套接字句柄。select 完成后，会返回在所有fd_set 集合中设置的套接字句柄总数
，并对每个集合进行相应的更新。
 4) 根据select 的返回值，我们的应用程序便可判断出哪些套接字存在着尚未完成（待
决） 的I / O 操作—具体的方法是使用FD_ ISSET 宏，对每个fd_set 集合进行检查。
 5) 知道了每个集合中“待决”的I / O 操作之后，对I / O 进行处理，然后返回步骤
1 )， 继续进行select 处理。
    select 返回后，它会修改每个fd_ set 结构，删除那些不存在待决I / O
操作的套接字句柄。这正是我们在上述的步骤( 4 )中，为何要使用FD _ ISSET宏
来判断一个特定的套接字是否仍在集合中的原因。

关于SELECT模型的使用例子，可访问下面的地址：
http://www.codeproject.com/KB/IP/ScalableClientServer.aspx