select系统调用与其他描述符混用未触发stdin就绪检测问题

以下是一段C++代码：

int main() {
  fd_set readfds;
  fd_set writefds;
  FD_ZERO(&readfds);
  FD_ZERO(&writefds);

  FD_SET(0, &readfds);
  int fd = open("random_path", O_WRONLY);
  FD_SET(fd, &writefds);

  struct timeval tv;
  tv.tv_sec = 10;
  tv.tv_usec = 0;

  int r = 0;
  string s;
  int i = 0;
  // Running loop 5 times
  while (i<5) {
    r = select(fd+1, &readfds, &writefds, NULL, &tv);
    cout<<"r is "<<r<<endl;
    if (r == -1) {
      cout<<"error"<<endl;
      exit(1);
    }
    if (FD_ISSET(0, &readfds)) {
      cout<<"reading from stdin"<<endl;
      cin>>s;
      cout<<"s is "<<s<<endl;
    }
    if (FD_ISSET(fd, &writefds)) {
      cout<<"writing to file"<<endl;
      write(fd, s.c_str(), s.length());
    }
    cout<<"sleeping"<<endl;
    sleep(5);
    i += 1;
  }
}

运行该代码后，输出如下：

r is 1
writing to file
sleeping
random text to set stdin fd
r is 1
writing to file
sleeping

可见代码从未进入FD_ISSET(0, &readfds)分支，未打印"reading from stdin"。但将select第一个参数改为小于fd的值（如1或2）时，可正常进入该分支，输出如下：

qqq
r is 1
reading from stdin
s is qqq
sleeping

请问为何会出现此异常现象？

核心问题出在select函数的第一个参数nfds的定义以及文件描述符集合fd_set在select调用后的状态变化上：

• 首先明确nfds的作用：它指定了select需要检查的文件描述符范围——所有编号小于nfds的描述符都会被纳入检查。当你传入fd+1时，select会检查从0到fd的所有描述符。
• 你通过open得到的fd编号必然大于1（0、1、2是标准输入、输出、错误的固定描述符），而普通文件的写描述符几乎总是处于就绪状态（因为操作系统对普通文件的写操作不会阻塞）。
• 最关键的错误：select会修改传入的fd_set集合——它会清空集合中未就绪的描述符位，只保留就绪的。你的代码在循环中没有重新初始化readfds和writefds：第一次调用select后，标准输入（0号）未就绪，readfds里的0号位被清空；而fd的写位因为一直就绪被保留。
• 后续循环调用select时，因为nfds是fd+1，select会优先检测到fd的写就绪状态，直接返回1，进入写分支。此时readfds里的0号位已经被之前的select清空，即便后续你在标准输入输入内容，也不会触发FD_ISSET(0, &readfds)的判断。
• 当你把nfds改成小于fd的值（比如1）时，select只会检查编号小于1的描述符（也就是只有0号）。这时候，即使readfds之前被修改，当你输入内容让0号就绪时，select会标记它，触发读分支；同时因为不检查fd的写状态，不会每次都直接返回写就绪的结果。

总结你代码里的两个关键错误：

1. 没有在每次循环调用select前，重新用FD_ZERO和FD_SET初始化fd_set集合，导致后续循环的集合状态错误。
2. 普通文件的写描述符持续就绪，当nfds包含它时，会抢占select的返回结果，掩盖了标准输入的就绪检查。

正确的做法是，在每次循环的开头重新初始化readfds、writefds以及timeval结构体（因为select也会修改timeout参数）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Shivanshu Arora