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boost::asio 的同、非同步方式

轉自:http://blog.csdn.net/zhuky/archive/2010/03/10/5364574.aspx

Boost.Asio是一個跨平臺的網路及底層IO的C++程式設計庫,它使用現代C++手法實現了統一的非同步呼叫模型。

標頭檔案

#include <boost/asio.hpp>

名空間

using namespace boost::asio;

ASIO庫能夠使用TCP、UDP、ICMP、串列埠來發送/接收資料,下面先介紹TCP協議的讀寫操作

對於讀寫方式,ASIO支援同步和非同步兩種方式,首先登場的是同步方式,下面請同步方式自我介紹一下:

大家好!我是同步方式!

我的主要特點就是執著!所有的操作都要完成或出錯才會返回,不過偶的執著被大家稱之為阻塞,實在是鬱悶~~(場下一片噓聲),其實這樣 也是有好處的,比如邏輯清晰,程式設計比較容易。

在伺服器端,我會做個socket交給acceptor物件,讓它一直等客戶端連進來,連上以後再通過這個socket與客戶端通訊, 而所有的通訊都是以阻塞方式進行的,讀完或寫完才會返回。

在客戶端也一樣,這時我會拿著socket去連線伺服器,當然也是連上或出錯了才返回,最後也是以阻塞的方式和伺服器通訊。

有人認為同步方式沒有非同步方式高效,其實這是片面的理解。在單執行緒的情況下可能確實如此,我不能利用耗時的網路操作這段時間做別的事 情,不是好的統籌方法。不過這個問題可以通過多執行緒來避免,比如在伺服器端讓其中一個執行緒負責等待客戶端連線,連線進來後把socket交給另外的執行緒去 和客戶端通訊,這樣與一個客戶端通訊的同時也能接受其它客戶端的連線,主執行緒也完全被解放了出來。

我的介紹就有這裡,謝謝大家!

好,感謝同步方式的自我介紹,現在放出同步方式的演示程式碼(起立鼓掌!):

伺服器端

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
 usingnamespace boost::asio;
int main(int argc,char* argv[])
{
    // 所有asio類都需要io_service物件
     io_service iosev;
     ip::tcp::acceptor acceptor(iosev,
         ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(), 1000));
     for(;;)
      {
        // socket物件
          ip::tcp::socket socket(iosev);
         // 等待直到客戶端連線進來
          acceptor.accept(socket);
         // 顯示連線進來的客戶端
          std::cout << socket.remote_endpoint().address() << std::endl;
        // 向客戶端傳送hello world!
          boost::system::error_code ec;
         socket.write_some(buffer("hello world!"), ec);
        // 如果出錯,打印出錯資訊
         if(ec)
          {
             std::cout <<
                 boost::system::system_error(ec).what() << std::endl;
            break;
         }
        // 與當前客戶互動完成後迴圈繼續等待下一客戶連線
      }
     return0;
}


客戶端

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
usingnamespace boost::asio;
int main(int argc,char* argv[])
{
     // 所有asio類都需要io_service物件
     io_service iosev;
     // socket物件
     ip::tcp::socket socket(iosev);
     // 連線端點,這裡使用了本機連線,可以修改IP地址測試遠端連線
      ip::tcp::endpoint ep(ip::address_v4::from_string("127.0.0.1"), 1000);
     // 連線伺服器
      boost::system::error_code ec;
      socket.connect(ep,ec);
    // 如果出錯,打印出錯資訊
     if(ec)
     {
         std::cout << boost::system::system_error(ec).what() << std::endl;
         return-1;
     }
     // 接收資料
    charbuf[100];
     size_tlen=socket.read_some(buffer(buf), ec);
      std::cout.write(buf, len);
     return0;
}

從演示程式碼可以得知

  • ASIO的TCP協議通過boost::asio::ip名 空間下的tcp類進行通訊。
  • IP地址(address,address_v4,address_v6)、 埠號和協議版本組成一個端點tcp:: endpoint)。用於在伺服器端生成tcp::acceptor對 象,並在指定埠上等待連線;或者在客戶端連線到指定地址的伺服器上。
  • socket是 伺服器與客戶端通訊的橋樑,連線成功後所有的讀寫都是通過socket對 象實現的,當socket析 構後,連線自動斷 開。
  • ASIO讀寫所用的緩衝區用buffer函 數生成,這個函式生成的是一個ASIO內部使用的緩衝區類,它能把陣列、指標(同時指定大 小)、std::vector、std::string、boost::array包裝成緩衝區類。
  • ASIO中的函式、類方法都接受一個boost::system::error_code類 型的資料,用於提供出錯碼。它可以轉換成bool測試是否出錯,並通過boost::system::system_error類 獲得詳細的出錯資訊。另外,也可以不向ASIO的函式或方法提供 boost::system::error_code,這時如果出錯的話就會直 接丟擲異常,異常型別就是boost::system:: system_error(它是從std::runtime_error繼承的)。

嗯?非同步方式好像有點坐不住了,那就請非同步方式上場,大家歡迎...

大家好,我是非同步方式

和同步方式不同,我從來不花時間去等那些龜速的IO操作,我只是向系統說一聲要做什麼,然後就可以做其它事去了。如果系統完成了操作, 系統就會通過我之前給它的回撥物件來通知我。

在ASIO庫中,非同步方式的函式或方法名稱前面都有“async_” 字首,函式引數裡會要求放一個回撥函式(或仿函式)。非同步操作執行 後不管有沒有完成都會立即返回,這時可以做一些其它事,直到回撥函式(或仿函式)被呼叫,說明非同步操作已經完成。

在ASIO中很多回調函式都只接受一個boost::system::error_code引數,在實際使用時肯定是不夠的,所以一般 使用仿函式攜帶一堆相關資料作為回撥,或者使用boost::bind來繫結一堆資料。

另外要注意的是,只有io_service類的run()方法執行之後回撥物件才會被呼叫,否則即使系統已經完成了非同步操作也不會有任 務動作。

好了,就介紹到這裡,下面是我帶來的非同步方式TCP Helloworld伺服器端:
#include <iostream>
#include <string>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
#include <boost/smart_ptr.hpp>
usingnamespace boost::asio;
usingboost::system::error_code;
usingip::tcp;
structCHelloWorld_Service{
     CHelloWorld_Service(io_service &iosev)
          :m_iosev(iosev),m_acceptor(iosev, tcp::endpoint(tcp::v4(), 1000))
     {
      }
    voidstart()
     {
        // 開始等待連線(非阻塞)
         boost::shared_ptr<tcp::socket> psocket(newtcp::socket(m_iosev));
        // 觸發的事件只有error_code引數,所以用boost::bind把socket繫結進去
         m_acceptor.async_accept(*psocket,
             boost::bind(&CHelloWorld_Service::accept_handler,this, psocket, _1)
             );
     }
    // 有客戶端連線時accept_handler觸發
    voidaccept_handler(boost::shared_ptr<tcp::socket> psocket, error_code ec)
      {
        if(ec)return;
        // 繼續等待連線
        start();
        // 顯示遠端IP
        std::cout << psocket->remote_endpoint().address() << std::endl;
        // 傳送資訊(非阻塞)
        boost::shared_ptr<std::string> pstr(newstd::string("hello async world!"));
         psocket->async_write_some(buffer(*pstr),
             boost::bind(&CHelloWorld_Service::write_handler,this, pstr, _1, _2)
            );
     }
    // 非同步寫操作完成後write_handler觸發
   voidwrite_handler(boost::shared_ptr<std::string> pstr,
         error_code ec,size_t bytes_transferred)
     {
        if(ec)
             std::cout<<"傳送失敗!" << std::endl;
        else
              std::cout<< *pstr <<" 已傳送" << std::endl;
      }
private:
     io_service &m_iosev;
     ip::tcp::acceptor m_acceptor;
 };
 intmain(int argc, char* argv[])
 {
    io_service iosev;
    CHelloWorld_Service sev(iosev);
    // 開始等待連線
    sev.start();
    iosev.run();
    return0;
}