在Linux系统编程中，poll 是一个强大的多路复用（I/O 多路复用）函数，用于同时监控多个文件描述符的事件，特别是在处理网络套接字或其他I/O设备时。相比于select，poll 支持监控更多的文件描述符，并且没有像select那样的文件描述符数量限制。
一、poll函数介绍
poll 函数用于在指定的超时时间内监视一组文件描述符，并返回文件描述符上是否有指定的I/O事件发生。
函数原型
#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
fds：是一个数组，每个元素是一个pollfd结构，描述一个文件描述符及其要监视的事件。nfds：要监视的文件描述符个数。timeout：等待的超时时间（以毫秒为单位）。-1表示无限等待，0表示立即返回（非阻塞模式）。
pollfd 结构体
struct pollfd { int fd; // 要监视的文件描述符
short events; // 等待的事件
short revents; // 实际发生的事件
};
fd：要监视的文件描述符，例如套接字或管道。events：感兴趣的事件，可以是以下的值的组合：POLLIN：有数据可读。POLLOUT：可以写数据（不会阻塞）。POLLERR：发生错误。POLLHUP：挂起事件（对方关闭连接）。POLLNVAL：非法的文件描述符。
revents：poll返回时，实际发生的事件。
返回值
- 成功时，返回大于0的值，表示有多少文件描述符有事件发生。
- 如果超时且无事件发生，返回0。
- 失败时，返回-1，并设置
errno。
二、poll 的使用步骤
- 创建并初始化
pollfd数组：为需要监控的文件描述符设置监视事件。 - 调用
poll函数 ：传入pollfd数组、数组大小和超时时间。 - 处理事件 ：根据返回的
revents判断哪个文件描述符有事件发生，并做出相应处理。
三、poll 示例
下面是一个使用 poll 监视两个套接字的简单例子：
cpp
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <poll.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define PORT 8080
#define MAX_EVENTS 2
int main() {
int listenfd, connfd;
struct sockaddr_in serv_addr;
struct pollfd fds[MAX_EVENTS];
int nfds = 1;
// 创建监听套接字
if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("socket failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(PORT);
// 绑定并监听端口
if (bind(listenfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
perror("bind failed");
close(listenfd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (listen(listenfd, 3) < 0) {
perror("listen failed");
close(listenfd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 初始化pollfd数组
fds[0].fd = listenfd;
fds[0].events = POLLIN;
printf("Waiting for connections...\n");
while (1) {
int ret = poll(fds, nfds, -1); // 无限等待事件
if (ret < 0) {
perror("poll failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 检查监听套接字是否有新连接
if (fds[0].revents & POLLIN) {
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t addr_len = sizeof(client_addr);
if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &addr_len)) < 0) {
perror("accept failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("New connection accepted\n");
}
}
close(listenfd);
return 0;
}这个例子中，程序首先创建了一个监听套接字，然后使用 poll 函数监视这个套接字的 POLLIN 事件（有新的连接到来）。当有新连接时，程序通过 accept 函数接收连接。
四、常用API介绍
在使用poll和其他多路复用函数时，通常会涉及以下API：
-
socket：创建一个套接字，用于网络通信。int socket(int domain, int type, int protocol); -
bind：将一个套接字绑定到一个特定的地址和端口。int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen); -
listen：将一个套接字设置为监听模式，等待客户端的连接。int listen(int sockfd, int backlog); -
accept：从监听套接字接受一个新的连接。int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen); -
connect：客户端用于连接到服务端的套接字。int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen); -
recv和send：分别用于接收和发送数据。ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags); ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len,int flags); -
close：关闭文件描述符。int close(int fd);
五、poll与select的对比
- 灵活性 ：
poll可以处理更多的文件描述符，不受select的硬性限制。 - 事件通知 ：
poll的pollfd数组更加直观，每个文件描述符有自己的事件和返回事件。 - 效率 ：
poll的实现较select高效，特别是在需要监控大量文件描述符的场景中。
六、结语
poll 提供了一种高效且灵活的方式来监控多个文件描述符的事件，特别适用于网络编程和I/O密集型应用。在实际应用中，poll 被广泛应用于高并发服务器、事件驱动框架等场景中。
如果对文件描述符数量和性能要求更高，还可以考虑使用 epoll，它是 Linux 下的增强版 poll，在处理大规模并发连接时更加高效。