2024年C C++最新数据的IO和复用，2024年最新2024华为C C++面试真题
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writev()函数是用于发送数据的函数，它可以一次性发送多个缓冲区的数据。writev()函数的参数如下：
ssize\_t writev(int fd, const struct iovec \*iov, int iovcnt);
其中，fd是文件描述符，iov是一个iovec结构体数组，iovcnt是数组中元素的个数。iovec结构体定义如下：
struct iovec {
void \*iov_base; /\* Starting address \*/
size\_t iov_len; /\* Number of bytes to transfer \*/
};
writev()函数将把iovec数组中所有缓冲区的数据合并到一个缓冲区中，并将它们一次性发送出去。
在调用writev()函数的时候必须指定iovec的iov_base的长度，将值放到成员iov_len中。参数vector指向一块结构vector的内存，大小由count指定。
当我们需要向多个缓冲区中写入数据时，可以使用writev()函数。下面是一个使用writev()函数的例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/uio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
char buf1[10] = "hello", buf2[20] = "world", buf3[30] = "!";
struct iovec iov[3];
ssize\_t nwritten;
iov[0].iov_base = buf1;
iov[0].iov_len = strlen(buf1);
iov[1].iov_base = buf2;
iov[1].iov_len = strlen(buf2);
iov[2].iov_base = buf3;
iov[2].iov_len = strlen(buf3);
nwritten = writev(STDOUT_FILENO, iov, 3);
if (nwritten == -1) {
perror("writev");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Wrote %ld bytes\n", (long) nwritten);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
1.5 使用recvmsg()函数接收数据
recvmsg()函数是用于接收数据的函数，它可以一次性接收多个缓冲区的数据。recvmsg()函数的参数如下：
ssize\_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr \*msg, int flags);
其中，sockfd是文件描述符，msg是一个msghdr结构体，flags是标志位。msghdr结构体定义如下：
struct msghdr {
void \*msg_name; /\* optional address \*/
socklen\_t msg_namelen; /\* size of address \*/
struct iovec \*msg_iov; /\* scatter/gather array \*/
size\_t msg_iovlen; /\* # elements in msg\_iov \*/
void \*msg_control; /\* ancillary data, see below \*/
size\_t msg_controllen; /\* ancillary data buffer len \*/
int msg_flags; /\* flags on received message \*/
};
recvmsg()函数将把多个缓冲区中的数据合并到一个缓冲区中，并将它们一次性接收出去。
- 成员msg_name表示源地址，即为一个指向struct sockaddr的指针，当套接字还没有连接的时候有效。
- 成员msg_namelen表示msg_name指向结构的长度。
- 成员msg_iov与函数readv()中的含义一致。
- 成员msg_iovlen表示msg_iov缓冲区的字节数。
- 成员msg_control指向缓冲区，根据msg_flags的值，会放入不同的值。
- 成员msg_controllen为msg_control指向缓冲区的大小。
- 成员msg_flags为操作的方式。
1.6 使用sendmsg()函数发送数据
函数sendmsg()可用于向多个缓冲区发送数据，函数原型如下所示。函数sendmsg()向套接字描述符s中按照结构msg的设定写入数据，其中操作方式由flags指定。
#include <sys/uio.h>
ssize\_t sendmsg(int s, const struct msghdr\* msg, int flags);
2. select()函数和pselect()函数
2.1 select()函数
select()函数是Linux中的一个系统调用，用于监视文件描述符的变化情况，包括读、写、异常等。它可以等待多个文件描述符中的任何一个变为“准备好”的状态，从而完成 I/O 操作。select()函数的语法如下：
#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set \*readfds, fd_set \*writefds, fd_set \*exceptfds, struct timeval \*timeout);
其中，nfds 是需要监视的文件描述符数量，readfds、writefds 和 exceptfds 分别是需要监视的读、写和异常事件的文件描述符集合。timeout 是超时时间，如果在超时时间内没有任何事件发生，则 select() 函数返回 0。
select()函数返回值：
负值：select错误
正值：表示某些文件可读或可写
通常会和如下几个函数一起使用：
void FD\_ZERO(fd_set \*set);//清空一个文件描述符的集合
void FD\_SET(int fd, fd_set \*set);//将一个文件描述符添加到一个指定的文件描述符集合中
void FD\_CLR(int fd, fd_set \*set);//将一个指定的文件描述符从集合中清除；
int FD\_ISSET(int fd, fd_set \*set);//检查集合中指定的文件描述符是否可以读写
举个例子，下面的代码使用 select() 函数实现了一个简单的 TCP 服务器：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char \*argv[]) {
int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listen_fd == -1) {
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
}
struct sockaddr\_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port = htons(8080);
if (bind(listen_fd, (struct sockaddr \*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
perror("bind");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (listen(listen_fd, 10) == -1) {
perror("listen");
exit(EXIT_FAILURE);
}
fd_set read_fds;
FD\_ZERO(&read_fds);
FD\_SET(listen_fd, &read_fds);
while (1) {
fd_set tmp_fds = read_fds;
if (select(listen_fd + 1, &tmp_fds, NULL, NULL, NULL) == -1) {
perror("select");
exit(EXIT_FAILURE);
}
for (int i = 0; i <= listen_fd; i++) {
if (FD\_ISSET(i, &tmp_fds)) {
if (i == listen_fd) {
int conn_fd = accept(listen_fd, NULL, NULL);
if (conn_fd == -1) {
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("accept connection %d\n", conn_fd);
FD\_SET(conn_fd, &read_fds);
} else {
char buf[1024];
ssize\_t n = recv(i, buf, sizeof(buf), 0);
if (n <= 0) {
printf("close connection %d\n", i);
close(i);
FD\_CLR(i, &read_fds);
} else {
buf[n] = '\0';
printf("recv from connection %d: %s", i, buf);
}
}
}
}
}
return 0;
}
这个服务器使用 select() 函数监听了一个 TCP 端口，并在有新连接到来时接受连接。当有数据到来时，它会打印出数据内容。这个服务器可以同时处理多个连接，并且不会阻塞在任何一个连接上。
2.2 pselect()函数
pselect() 函数是 select() 函数的一个变种，它可以在等待期间阻塞指定的信号。pselect() 函数的语法如下:
#include <sys/select.h>
int pselect(int nfds, fd_set \*readfds, fd_set \*writefds, fd_set \*exceptfds, const struct timespec \*timeout, const sigset\_t \*sigmask);
其中，sigmask 是一个指向信号集的指针，用于阻塞指定的信号。timeout 是超时时间，如果在超时时间内没有任何事件发生，则 pselect() 函数返回 0。
pselect() 函数与 select() 函数的区别在于，它可以在等待期间阻塞指定的信号。这个特性可以用于实现更加复杂的 I/O 操作，例如同时等待多个文件描述符和多个信号。
举个例子，下面的代码使用 pselect() 函数实现了一个简单的 TCP 服务器：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char \*argv[]) {
int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listen_fd == -1) {
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
}
struct sockaddr\_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port = htons(8080);
if (bind(listen_fd, (struct sockaddr \*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
perror("bind");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (listen(listen_fd, 10) == -1) {
perror("listen");
exit(EXIT_FAILURE);
}
fd_set read_fds;
FD\_ZERO(&read_fds);
FD\_SET(listen_fd, &read_fds);
sigset\_t sigmask;
sigemptyset(&sigmask);
sigaddset(&sigmask, SIGINT);
while (1) {
fd_set tmp_fds = read_fds;
struct timespec timeout = { .tv_sec = 1 };
if (pselect(listen_fd + 1, &tmp_fds, NULL, NULL, &timeout, &sigmask) == -1) {
perror("pselect");
exit(EXIT_FAILURE);
}
for (int i = 0; i <= listen_fd; i++) {
if (FD\_ISSET(i, &tmp_fds)) {
if (i == listen_fd) {
int conn_fd = accept(listen_fd, NULL, NULL);
if (conn_fd == -1) {
perror("accept");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("accept connection %d\n", conn_fd);
FD\_SET(conn_fd, &read_fds);
} else {
char buf[1024];
ssize\_t n = recv(i, buf, sizeof(buf), 0);
if (n <= 0) {
printf("close connection %d\n", i);
close(i);
FD\_CLR(i, &read_fds);
} else {
buf[n] = '\0';
printf("recv from connection %d: %s", i, buf);
}
}
}
}
}
return 0;
}
这个服务器使用 pselect() 函数监听了一个 TCP 端口，并在有新连接到来时接受连接。当有数据到来时，它会打印出数据内容。这个服务器可以同时处理多个连接，并且不会阻塞在任何一个连接上。
pselect() 函数和 select() 函数基本上是一致的，但是有三个区别：
- select 函数用的 timeout 参数，是一个 timeval 的结构体（包含秒和微秒），而 pselect 用的是一个 timespec 结构体（包含秒和纳秒）。
- select 函数可能会为了指示还剩多长时间而更新 timeout 参数，而 pselect 不会改变 timeout 参数。
- select 函数没有 sigmask 参数，当 pselect 的 sigmask 参数为 null 时，两者行为时一致的。
因此，当需要阻塞指定的信号时，可以使用 pselect() 函数。
以下是一个需要阻塞信号的 pselect() 函数的例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
static void sig\_handler(int signo)
{
printf("Caught signal %d\n", signo);
}
int main(void)
{
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval;
/\* Watch stdin (fd 0) to see when it has input. \*/
FD\_ZERO(&rfds);
FD\_SET(0, &rfds);
/\* Wait up to five seconds. \*/
tv.tv_sec = 5;
tv.tv_usec = 0;
/\* Set up the signal handler. \*/
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = sig_handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sa.sa_flags = 0;
if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {
perror("sigaction");
exit(EXIT_FAILURE);
}
/\* Block SIGINT and wait for input. \*/
sigset\_t mask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGINT);
if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL) == -1) {
perror("sigprocmask");
exit(EXIT_FAILURE);
}
retval = pselect(1, &rfds, NULL, NULL, &tv, &mask);
if (retval == -1)
perror("pselect()");
else if (retval)
printf("Data is available now.\n");
else
printf("No data within five seconds.\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
3. poll()函数和ppoll()函数
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“No data within five seconds.\n”);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
## 3. poll()函数和ppoll()函数
[外链图片转存中...(img-wZG83twE-1715563799940)]
[外链图片转存中...(img-CgxS13Hd-1715563799941)]
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