探索 poll 的威力
1.poll函数原型
以下是 poll() 函数的原型：
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
其中：
struct pollfd是一个结构体，用于表示要监视的文件描述符及其所关注的事件。poll()函数使用fds参数传递一个指向struct pollfd数组的指针，该数组中的每个元素表示一个文件描述符及其关注的事件。nfds表示fds数组中元素的数量，即要监视的文件描述符的数量。timeout表示等待事件发生的超时时间。它可以有以下几种取值：< 0：表示无限期等待，直到有事件发生。0：表示立即返回，非阻塞模式，只检查一次文件描述符的状态。> 0：表示等待指定的毫秒数后返回，无论是否有事件发生。
poll() 函数返回一个非负整数，表示有多少个文件描述符满足了指定的事件。此时可以通过遍历 struct pollfd 数组来确定哪些文件描述符触发了事件。
需要注意的是，在调用 poll() 函数之前，必须正确设置 struct pollfd 数组中每个元素的 fd 字段（要监视的文件描述符）和 events 字段（关注的事件）。函数执行完毕后，revents 字段将被填充，用于指示实际发生的事件。
struct pollfd 是一个结构体，用于描述poll()函数中要监视的文件描述符及其关注的事件。
pollfd结构体
这是 struct pollfd 的定义：
struct pollfd {
int fd; // 要监视的文件描述符
short events; // 关注的事件（用位掩码表示）
short revents; // 实际发生的事件（用位掩码表示）
};
struct pollfd 包含了以下字段：
fd：表示要监视的文件描述符。将会检查该文件描述符上是否发生了要关注的事件。events：表示关注的事件。它是一个位掩码（bitmask），可以使用以下几个常量进行设置：POLLIN：有数据可读（包括普通数据、TCP连接关闭或者可读的文件描述符）。POLLOUT：数据可写入（仅适用于TCP/Unix域流连接）。POLLERR：产生错误。POLLHUP：挂起状态。POLLNVAL：无效请求：文件描述符未打开。
revents：在调用poll()函数后，由系统填充，用于指示实际发生的事件。它也是一个位掩码，包含以下几个可能的常量：POLLIN：文件描述符上有数据可读。POLLOUT：文件描述符可写。POLLERR：发生错误。POLLHUP：关闭的连接或挂起状态。POLLNVAL：无效请求。
在使用 poll() 函数之前，需要正确设置 struct pollfd 数组中的每个元素的 fd 和 events 字段。然后在调用 poll() 函数之后，通过检查 revents 字段来确定发生了哪些事件。
请注意，具体的平台可能对支持的事件类型有所不同，因此在使用时请参考相关的文档和手册。
二.poll特点
Linux 的 poll 是一种多路复用的系统调用，用于监视多个文件描述符上的事件。它具有以下特点：
高效的事件驱动机制：
poll可以同时监视多个文件描述符，当其中一个文件描述符就绪（可读、可写或出错）时，poll会返回该事件，从而实现了事件驱动的编程模型。跨平台支持：
poll是一个通用的系统调用，在大多数类Unix系统（如Linux、FreeBSD等）上都得到支持，因此可以方便地编写可移植的代码。但是相对于select较差，poll不支持Windows，select支持。无最大限制：
poll没有对监视的文件描述符数量进行限制，可以同时监视大量的文件描述符，不受系统资源的限制。没有文件描述符数量限制：与
select不同，poll函数没有对文件描述符进行数量限制，因此可以同时监视大量的文件描述符。不用复制监听的文件描述符：与
select类似，poll不会复制文件描述符集合，也不会影响文件描述符的数量。这使得poll在使用过程中更加灵活。
需要注意的是，poll 也有一些缺点，比如效率相对较低，无法处理大量的并发连接。在需要处理大量并发连接的场景下，更好的选择是使用 epoll 或者其他高性能的事件驱动框架。
三.poll特点
poll 是一个多路复用的系统调用，用于监视多个文件描述符上的事件。它具有以下特点：
高效的事件驱动机制：
poll可以同时监视多个文件描述符，当其中一个文件描述符就绪时（可读、可写或异常），poll会返回该事件，从而实现了基于事件驱动的编程模型。高效的轮询模型：与
select不同，poll使用了一个包含所有监视文件描述符的数组，不再需要重新构造文件描述符集合。这样可以避免select中所谓的"位图"传递导致的性能损失。没有文件描述符数量限制：与
select不同，poll函数没有对文件描述符数量进行限制，因此可以同时监视大量的文件描述符。没有文件描述符复制：与
select类似，poll不会复制文件描述符集合，也不会影响文件描述符的数量。这使得poll在使用过程中更加灵活。
需要注意的是，poll 也有一些限制，例如效率相对较低，无法处理大量的并发连接。在需要处理大量并发连接的场景下，更好的选择是使用更高效的事件驱动框架，例如 epoll。
四.poll编程步骤
使用 poll 进行编程的一般步骤如下：
- 创建并初始化
struct pollfd数组：对于要监视的每个文件描述符，需要创建一个对应的struct pollfd结构体，并设置相关的参数。
#include <poll.h>
struct pollfd fds[2];
fds[0].fd = fd1;
fds[0].events = POLLIN; // 监视可读事件
fds[1].fd = fd2;
fds[1].events = POLLOUT; // 监视可写事件
这里示例创建了一个包含两个文件描述符的数组 fds，并设置了要监视的事件类型。
- 调用
poll函数进行多路复用：
int ret = poll(fds, 2, timeout_ms);
poll 函数的第一个参数是指向 struct pollfd 数组的指针，第二个参数是数组中的元素数量，第三个参数是超时时间（以毫秒为单位）。poll 函数会在超时时间内阻塞，直到有一个或多个文件描述符就绪或超时。
- 检查
poll的返回值和事件：
if (ret > 0) {
// 有事件就绪
for (int i = 0; i < 2; i++) {
if (fds[i].revents & POLLIN) {
// 可读事件就绪
// 处理可读事件
}
if (fds[i].revents & POLLOUT) {
// 可写事件就绪
// 处理可写事件
}
// 其他事件类型类似
}
} else if (ret == 0) {
// 超时
} else {
// 发生错误
}
poll 函数返回大于 0 表示有事件就绪的文件描述符数量，等于 0 表示超时，小于 0 表示错误。通过检查 revents 字段可以确定哪些事件就绪，可以根据需要处理相应的事件。
需要注意的是，以上只是 poll 的一般编程步骤，具体的实现可能会根据实际需求有所变化。同时，为了编写更健壮的代码，应该对返回的异常情况进行适当处理，例如处理 poll 错误或文件描述符的异常断开。
五.编程实战
利用poll实现一个高并发服务器，当服务连接成功后，客户端发送小写字母的字符串，服务器端发送其大写形式。
server.c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <poll.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//1.socket创建套接字
int socked = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (socked < 0)
{
perror("socket is err");
return -1;
}
//2.bind绑定服务器ip地址和端口号
struct sockaddr_in saddr, caddr;
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
int len = sizeof(caddr);
int ret = bind(socked, (struct sockaddr *)(&saddr), sizeof(saddr));
if (ret < 0)
{
perror("bind is err");
return -1;
}
//3.listen设置同时最大链接数
ret = listen(socked, 5);
if (ret < 0)
{
perror("listen is err");
return -1;
}
//4.poll前置工作
struct pollfd fds[2048]; //创建结构体数组
fds[0].fd = socked; //初始化监听的文件描述符
fds[0].events = POLLIN;
//5.poll进行相关逻辑操作
int count,size;
int count_fd = 1; //监听个数
int accepted;
char buf[1024] = {0};
while (1)
{
count = poll(fds, count_fd, -1);
if (count < 0)
{
perror("poll is err");
break;
}
for (int i = 0; i < count_fd; ++i)
{
if (fds[i].revents == POLLIN)
{
if (fds[i].fd == socked)
{
accepted = accept(socked, (struct sockaddr *)(&caddr), &len);
printf("port:%d ip: %s\n", ntohs(caddr.sin_port), inet_ntoa(caddr.sin_addr));
fds[count_fd].fd = accepted;
fds[count_fd++].events = POLLIN;
if (--count == 0)
break;
}
else
{
int flage = recv(fds[i].fd, buf, sizeof(buf), 0);
if (flage < 0)
{
perror("recv is err");
}
else if (flage == 0)
{
printf("ip:%s is close\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr));
close(fds[i].fd);
fds[i] = fds[--count_fd]; //交换
--i; //交换后的i没有验证
}
else
{
size = strlen(buf);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
if (buf[i] >= 'a' && buf[i] <= 'z')
buf[i] = buf[i] + ('A' - 'a');
else
buf[i] = buf[i] + ('a' - 'A');
}
printf("%s\n", buf);
send(fds[i].fd, buf, sizeof(buf), 0);
}
if (--count == 0)
break;
}
}
}
}
close(socked);
return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
//1.socket建立文件描述符
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (fd < 0)
{
perror("socket is err");
}
//2.connect连接服务器
struct sockaddr_in saddr;
saddr.sin_family = AF_INET;
saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
int flage = connect(fd, (struct sockaddr *)(&saddr), sizeof(saddr));
if (flage < 0)
{
perror("connect is err");
}
//3.服务器端不断发送数据,接受服务器转化后的数据
char buf[1024] = {0};
while (1)
{
//memset(buf,0,sizeof(buf));
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
if (strncmp(buf,"quit#",5)==0)
{
break;
}
if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
send(fd, buf, sizeof(buf), 0);
flage = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
if (flage < 0)
{
perror("recv is err");
}
else
{
fprintf(stdout, "%s\n", buf);
}
}
close(fd);
return 0;
}
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