多路复用poll函数

poll函数

poll 是 Linux 下 I/O 多路复用的实现函数之一，解决了 select文件描述符数量受限的核心问题，采用结构体数组管理待监听的文件描述符，无需计算最大 fd+1，使用更灵活，是 select 的优化版本

函数原型

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#include <poll.h>
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

参数

参数	类型	含义与使用说明
`fds`	`struct pollfd *`	指向pollfd 结构体数组的指针，存放待监听的文件描述符及对应的事件（输入 / 输出）
`nfds`	`nfds_t`	`fds`数组的有效元素个数（即待监听的文件描述符数量），无 fd+1 的要求
`timeout`	`int`	超时时间，单位为毫秒负数：永久阻塞，直到有事件发生 0：非阻塞模式，立即返回检测结果正数：阻塞指定毫秒数，超时无事件则返回 0

结构体pollfd

poll 通过独立的结构体分离请求事件（events）和返回事件（revents），无需像 select 那样每次调用重新初始化事件集合，是核心设计优化点

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struct pollfd {
    int   fd;         /* 待监听的文件描述符；设为-1时，内核会忽略该结构体 */
    short events;     /* 【入参】注册的、需要监听的事件（由宏定义，可组合） */
    short revents;    /* 【出参】内核返回的、实际发生的事件（内核自动赋值，只读） */
};

事件类型（宏定义）

events/revents 均通过以下宏指定事件，多个事件可通过按位或（|）组合，常用核心事件：

事件宏	含义
`POLLIN`	对应文件描述符有数据可读（核心读事件，如套接字收到数据、监听套接字有新连接）
`POLLPRI`	有紧急数据需要读取（如 TCP 带外数据 OOB）
`POLLOUT`	对应文件描述符可写（核心写事件，如套接字发送缓冲区有空闲空间）
`POLLERR`	对应文件描述符发生错误（由内核自动设置，仅出现在 revents 中）
`POLLHUP`	对应文件描述符被挂断（如 TCP 连接对端关闭，仅出现在 revents 中）

返回值

返回值	含义	处理逻辑
> 0	成功	实际发生事件的文件描述符总数；需遍历`fds`数组，通过`revents`判断具体哪个 fd 发生了什么事件
0	超时	阻塞时间内无任何文件描述符触发事件，`revents`无有效赋值
-1	失败	错误码存入`errno`；若为`EINTR`（被信号中断），通常需重启 poll 循环；其他错误（如参数无效）需退出处理

特点

优点

无 fd 数量硬限制：select 受FD_SETSIZE（默认 1024）限制，poll 通过数组管理，仅受系统最大文件描述符数（ulimit -n）限制，支持监听更多连接
事件集合无需重复初始化：select 的 fd_set 每次调用前需重新置零、添加 fd；poll 的events是入参，revents是出参，内核不会修改events，只需一次注册，后续可复用
fd 管理更灵活：将某个 pollfd 的fd设为 - 1，内核会直接忽略，无需从数组中删除，适合动态添加 / 移除监听fd
返回值更直观：直接返回发生事件的 fd 总数，无需像 select 那样遍历所有 fd 判断是否就绪

缺点

效率仍有瓶颈：内核仍需轮询整个 fds 数组判断事件是否发生，当监听 fd 数量极多（如上万）时，轮询开销大，性能下降
仅支持水平触发（LT）：与 select 一致，只要 fd 的事件未处理完成（如数据未读完），每次调用 poll 都会重复返回该事件
跨平台性差：仅支持 Linux/Unix 类系统，无 Windows 原生支持（select 是跨平台的）

demo

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#ifndef _NET_H_
#define _NET_H_

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <errno.h>

typedef struct sockaddr Addr;
typedef struct sockaddr_in Addr_in;
#define BACKLOG 5
#define ErrExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while(0)

void Argment(int argc, char *argv[]);
int CreateSocket(char *argv[]);
int DataHandle(int fd);


#endif

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#include "net.h"

void Argment(int argc, char *argv[]){
	if(argc < 3){
		fprintf(stderr, "%s<addr><port>\n", argv[0]);
		exit(0);
	}
}
int CreateSocket(char *argv[]){
	/*创建套接字*/
	int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(fd < 0)
		ErrExit("socket");
	/*允许地址快速重用*/
	int flag = 1;
	if( setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag) ) )
		perror("setsockopt");
	/*设置通信结构体*/
	Addr_in addr;
	bzero(&addr, sizeof(addr) );
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = htons( atoi(argv[2]) );
	/*绑定通信结构体*/
	if( bind(fd, (Addr *)&addr, sizeof(Addr_in) ) )
		ErrExit("bind");
	/*设置套接字为监听模式*/
	if( listen(fd, BACKLOG) )
		ErrExit("listen");
	return fd;
}
int DataHandle(int fd){
	char buf[BUFSIZ] = {};
	Addr_in peeraddr;
	socklen_t peerlen = sizeof(Addr_in);
	if( getpeername(fd, (Addr *)&peeraddr, &peerlen) )
		perror("getpeername");
	int ret = recv(fd, buf, BUFSIZ, 0);
	if(ret < 0)
		perror("recv");
	if(ret > 0){
		printf("[%s:%d]data: %s\n", 
				inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port), buf);
	}
	return ret;
}

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#include "net.h"
#include <poll.h>

#define MAX_SOCK_FD 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
	int i, j, fd, newfd;
	nfds_t nfds = 1;
	struct pollfd fds[MAX_SOCK_FD] = {};
	Addr_in addr;
	socklen_t addrlen = sizeof(Addr_in);
	/*检查参数，小于3个 直接退出进程*/
	Argment(argc, argv);
	/*创建已设置监听模式的套接字*/
	fd = CreateSocket(argv);
	fds[0].fd = fd;
	fds[0].events = POLLIN;
	while(1){
		if( poll(fds, nfds, -1) < 0)
			ErrExit("poll");
		for(i = 0; i < nfds; i++){
			/*接收客户端连接，并生成新的文件描述符*/
			if(fds[i].fd == fd && fds[i].revents & POLLIN){
				if( (newfd = accept(fd, (Addr *)&addr, &addrlen) ) < 0)
					perror("accept");
				fds[nfds].fd = newfd;
				fds[nfds++].events = POLLIN;
				printf("[%s:%d][nfds=%lu] connection successful.\n", 
						inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port), nfds);
			}
			/*处理客户端数据*/
			if(i > 0 && fds[i].revents & POLLIN){
				if(DataHandle(fds[i].fd) <= 0){
					if( getpeername(fds[i].fd, (Addr *)&addr, &addrlen) < 0)
						perror("getpeername");
					printf("[%s:%d][fd=%d] exited.\n", 
							inet_ntoa(addr.sin_addr), ntohs(addr.sin_port), fds[i].fd);
					close(fds[i].fd);
					for(j=i; j<nfds-1; j++)
						fds[j] = fds[j+1];
					nfds--;
					i--;
				}
			}
		}
	}
	close(fd);
	return 0;
}