面试题：C++中select模式同步特性之基础应用

基本原理：
- select 模式是一种同步I/O多路复用技术。它允许程序监视一组文件描述符（在网络编程中通常是套接字），当其中任何一个文件描述符准备好进行读、写或有异常事件发生时，select 函数会返回，程序可以据此对准备好的文件描述符进行相应操作。
关键代码片段及解释：

#include <iostream>
#include <winsock2.h> // Windows下的套接字库，Linux下用<sys/socket.h>等
#include <vector>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib") // Windows下链接ws2_32库

int main() {
    // 初始化Winsock（Windows下），Linux下无需此步骤
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

    // 创建监听套接字
    SOCKET listenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listenSocket == INVALID_SOCKET) {
        std::cerr << "Failed to create socket" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 绑定地址和端口
    sockaddr_in serverAddr;
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serverAddr.sin_port = htons(12345); // 假设端口为12345
    if (bind(listenSocket, (sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR) {
        std::cerr << "Failed to bind socket" << std::endl;
        closesocket(listenSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    // 开始监听
    if (listen(listenSocket, 5) == SOCKET_ERROR) {
        std::cerr << "Failed to listen" << std::endl;
        closesocket(listenSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }

    fd_set readFds;
    FD_ZERO(&readFds);
    FD_SET(listenSocket, &readFds);
    std::vector<SOCKET> clientSockets;

    while (true) {
        fd_set tempFds = readFds;
        int activity = select(0, &tempFds, nullptr, nullptr, nullptr);
        if (activity == SOCKET_ERROR) {
            std::cerr << "select error" << std::endl;
            break;
        } else if (activity > 0) {
            if (FD_ISSET(listenSocket, &tempFds)) {
                // 有新的客户端连接
                SOCKET clientSocket = accept(listenSocket, nullptr, nullptr);
                if (clientSocket != INVALID_SOCKET) {
                    std::cout << "New client connected" << std::endl;
                    clientSockets.push_back(clientSocket);
                    FD_SET(clientSocket, &readFds);
                }
            }
            for (auto it = clientSockets.begin(); it != clientSockets.end(); ) {
                SOCKET clientSocket = *it;
                if (FD_ISSET(clientSocket, &tempFds)) {
                    char buffer[1024];
                    int bytesRead = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer), 0);
                    if (bytesRead <= 0) {
                        // 客户端关闭连接
                        std::cout << "Client disconnected" << std::endl;
                        closesocket(clientSocket);
                        FD_CLR(clientSocket, &readFds);
                        it = clientSockets.erase(it);
                    } else {
                        buffer[bytesRead] = '\0';
                        std::cout << "Received from client: " << buffer << std::endl;
                        // 处理请求，这里简单回显
                        send(clientSocket, buffer, bytesRead, 0);
                        ++it;
                    }
                } else {
                    ++it;
                }
            }
        }
    }

    // 清理资源
    for (SOCKET clientSocket : clientSockets) {
        closesocket(clientSocket);
    }
    closesocket(listenSocket);
    WSACleanup();
    return 0;
}

初始化部分：
- 在Windows下，通过 WSAStartup 初始化Winsock库。
- 创建监听套接字 listenSocket，指定地址族为 AF_INET（IPv4），套接字类型为 SOCK_STREAM（TCP）。
- 绑定套接字到指定的地址和端口。
- 开始监听，设置最大挂起连接数为5。
select 循环部分：
- 初始化一个 fd_set 类型的 readFds 集合，并将监听套接字 listenSocket 添加到该集合中。
- 在 while (true) 循环中，首先复制 readFds 到 tempFds，这是因为 select 函数会修改传入的 fd_set 集合。
- 调用 select 函数，第一个参数为0（在Windows下无意义，在Linux下通常设置为最大文件描述符加1），第二个参数为 tempFds 用于检查可读事件，第三、四个参数为 nullptr 表示不关心可写和异常事件，最后一个参数为 nullptr 表示阻塞等待直到有事件发生。
- 如果 select 返回错误（activity == SOCKET_ERROR），输出错误信息并退出循环。
- 如果 select 返回有活动（activity > 0），首先检查监听套接字是否有可读事件（FD_ISSET(listenSocket, &tempFds)），如果有则表示有新的客户端连接，调用 accept 接受连接，并将新的客户端套接字添加到 clientSockets 向量和 readFds 集合中。
- 遍历 clientSockets 向量，检查每个客户端套接字是否有可读事件。如果有，接收客户端发送的数据，根据接收结果处理客户端连接（关闭或处理请求并回显）。
清理部分：
- 关闭所有客户端套接字和监听套接字，并在Windows下调用 WSACleanup 清理Winsock库资源。

面试题：C++中select模式同步特性之基础应用

知识考点

面试题答案