c++中的I/O多路复用是什么_c++ select/poll/epoll原理与使用【网络编程】

I/O多路复用是系统级技术，通过select、poll、epoll实现单线程监控多socket；select跨平台但低效，poll无fd数量限制但仍O(n)，epoll为Linux高效方案，支持ET/LT模式及近O(1)就绪通知；C++推荐用Boost.Asio等封装库。

I/O多路复用是C++（更准确说是系统级网络编程）中一种让单个线程/进程同时监控多个文件描述符（如socket）是否就绪（可读、可写、出错）的技术。它不等于C++标准库的iostream，而是底层基于操作系统提供的系统调用（select、poll、epoll），常用于实现高性能并发服务器（比如用C++写的HTTP服务、游戏网关等）。

select：最老但跨平台，适合少量连接

原理是把一组fd（文件描述符）拷贝到内核，内核轮询检查它们的状态，任一就绪就返回，并修改用户传入的fd_set标记哪些就绪了。
缺点明显：每次调用都要拷贝整个fd集合、内核需遍历所有fd（O(n)）、最大fd数量受限（通常1024）、无法告知具体哪个fd就绪（得自己遍历查）。

使用要点：

• 每次调用前必须重新初始化fd_set（用FD_ZERO和FD_SET）
• 超时参数是输入输出参数，调用后会被修改，需每次重设
• 监听的fd必须小于FOPEN_MAX或系统限制，且最大值要传给select()作为第一个参数

poll：比select稍好，无fd数量硬限制

用struct pollfd数组替代fd_set，内核直接遍历该数组。不再有1024限制，也不需要计算最大fd，但仍是O(n)遍历，每次仍要传全部fd数组，内核态/用户态间仍有数据拷贝。

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注意点：

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• pollfd.revents是输出字段，表示实际发生的事件；events是输入字段，指定关心哪些事件
• 数组长度就是监控的fd总数，不支持动态扩容，应用层需自行管理数组大小
• 超时值为毫秒，-1表示阻塞，0表示非阻塞轮询

epoll：Linux专属，高效可扩展，适合高并发

核心思想是“事件注册 + 就绪队列”。先用epoll_create创建一个内核事件表，再用epoll_ctl增删改监听项（每个fd只注册一次），最后用epoll_wait等待就绪事件——它只返回真正就绪的fd列表，时间复杂度接近O(1)（就绪数）。

关键优势：

• 注册一次，反复使用；不用每次传全部fd
• 内核维护红黑树+就绪链表，插入/删除/查询高效
• 支持边缘触发（ET）和水平触发（LT），ET模式配合非阻塞IO能减少重复通知
• 没有fd数量硬限制（只受系统内存和ulimit约束）

典型用法：创建epoll fd → 设置socket为非阻塞 → epoll_ctl(EPOLL_CTL_ADD)注册 → 循环epoll_wait → 对每个就绪fd处理读写（ET下必须循环recv/send直到EAGAIN）。

C++中怎么用？别直接裸写系统调用

实际项目中，不建议手撸select/poll/epoll封装。推荐：

• 用成熟网络库：如libevent、libev、Boost.Asio（跨平台，内部自动选最优机制）
• Asio示例：io_context + async_accept/async_read，底层自动在Linux用epoll，macOS用kqueue，Windows用IOCP
• 若必须手动控制（如嵌入式或极致性能场景），优先用epoll（Linux）+ 非阻塞socket + ET模式 + 边缘事件循环

基本上就这些。选哪个不是看名字多酷，而是看你的目标平台、连接规模、维护成本——小工具用select也够用，万级并发服务必须上epoll或Asio。

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