Boost.Asio使用入门

  1、概述:Boost.Asio是一个跨平台的C++库,用于网络和底层I/O编程,可以在I/O对象(如socket)上执行同步和异步操作。

  2、简略的过程分析。以socket的连接操作为例:

  你的程序中需要至少定义一个io_service对象:boost::asio::io_service io_service。io_service表示程序到操作系统I/O服务的“连接”。

  为执行I/O操作,还需要一个I/O对象(通常需要使用io_service构造),如一个TCP套接字:boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_service)。

  1)同步的连接过程中,发生以下事件序列(对应下面的左图):

  (1)程序通过I/O对象启动连接操作:socket.connect(server_endpoint);

  (2)I/O对象将请求转发给io_service;

  (3)io_service请求操作系统去执行连接操作;

  (4)操作系统将操作结果返回给io_service;

  (5)io_service将操作的(错误)结果转换成boost::system::error_code对象,并回传给I/O对象;

  (6)如果操作失败,I/O对象抛出boost::system::system_error异常。

  如果是使用以下方式,则只设置错误码,不会抛出异常:

boost::system::error_code ec;
socket.connect(server_endpoint, ec);

  2)异步的连接过程中,发生以下事件序列(对应下面的中图和右图):

  (1)程序通过I/O对象启动连接操作:socket.async_connect(server_endpoint, your_completion_handler);

  your_completion_handler是一个函数(对象),原型:void your_completion_handler(const boost::system::error_code& ec);

  (2)I/O对象将请求转发给io_service;

  (3)io_service发信号给操作系统,告知它去开始一个异步的连接操作;

  一段时间过去... ...注意,在同步的情形下,程序会一直等待连接操作完成,而异步则是先立即返回。

  (4)连接操作完成时,操作系统把结果放在队列中

  (5)程序必须调用io_service::run()(或类似函数)以取得操作结果。一般在你刚启动第一个异步操作时就要调用run();

  io_service对象未停止(stopped()返回false)且还有未完成的操作时,run()会一直阻塞,否则直接返回。

  我的理解(io_service对象未停止时):如果当前有未完成的异步操作且队列为空,则需要等待,因此run()将阻塞(在Linux下借助pstack可知是阻塞于epoll_wait()或pthread_cond_wait()等)。操作系统完成某个异步操作后,把结果放到队列并通知应用程序。run()被“唤醒”,从队列中取出结果并调用相应的回调函数;如果当前没有未完成的异步操作且队列为空,表示所有异步操作已经完成,则run()将直接返回;当然,如果当前队列非空,则run()直接取出结果并调用回调函数。

  asio保证了回调函数只会被run()所在线程调用。因此,若没有run(),回调函数永远不会被调用。

  (6)在run()中io_service将操作结果取出队列并翻译成error_code,然后传递给your_completion_handler

  

  3、例子:

// 一个简单的回显服务器

#include <iostream>
#include <memory>
#include <array>
#include <boost/asio.hpp>

using boost::asio::ip::tcp;

// 服务器和某个客户端之间的“会话”
// 负责处理读写事件
class session : public std::enable_shared_from_this<session> { public: session(tcp::socket s) : socket_(std::move(s)) {} void start() { async_read(); } private: void async_read() { auto self(shared_from_this()); socket_.async_read_some(boost::asio::buffer(data_), // 异步读 [this, self](const boost::system::error_code &ec, size_t bytes_transferred) // 读操作完成时回调该函数 { // 捕获`self`使shared_ptr<session>的引用计数增加1,在该例中避免了async_read()退出时其引用计数变为0 if (!ec) async_write(bytes_transferred); // 读完即写 } ); } void async_write(std::size_t length) { auto self(shared_from_this()); boost::asio::async_write(socket_, boost::asio::buffer(data_, length), // 异步写 [this, self](const boost::system::error_code &ec, size_t) { if (!ec) async_read(); } ); } tcp::socket socket_; // “会话”基于已经建立的socket连接 std::array<char, 1024> data_; }; // 服务器类 // 监听客户端连接请求(async_accept)。与某个客户端建立socket连接后,为它创建一个session class server { public: server(boost::asio::io_service &io_service, short port) : acceptor_(io_service, tcp::endpoint(tcp::v4(), port)), socket_(io_service) { async_accept(); } private: void async_accept() { acceptor_.async_accept(socket_, std::bind(&server::handle_accept, this, std::placeholders::_1)); // 异步accept。socket连接建立后,调用handle_accept() } void handle_accept(const boost::system::error_code &ec) { if (!ec) { std::shared_ptr<session> session_ptr(new session(std::move(socket_))); session_ptr->start(); } async_accept(); // 继续监听客户端连接请求 } tcp::acceptor acceptor_; tcp::socket socket_; }; int main(int argc, char* argv[]) { boost::asio::io_service io_service; server s(io_service, 52014); io_service.run(); return 0; }

  参考资料:

  http://www.boost.org/

不断学习中。。。

原文地址:https://www.cnblogs.com/hanerfan/p/5161955.html