ASIO
Boost.Asio 是一个跨平台的、主要用于网络和其他一些底层输入/输出编程的 C++ 库。
Boost.Asio 在网络通信、COM 串行端口和文件上成功地抽象了输入输出的概念。你可以基于这些进行同步或者异步的输入输出编程。
作为一个跨平台的库，Boost.Asio 可以在大多数操作系统上使用。能同时支持数千个并发的连接。其网络部分的灵感来源于伯克利软件分发 ( BSD ) socket ，它提供了一套可以支持传输控制协议 ( TCP ) socket 、用户数据报协议 ( UDP ) socket 和 Internet 控制消息协议 ( IMCP ) socket 的 API ，而且如果有需要，你可以对其进行扩展以支持你自己的协议。
基本的使用
创建端点 endpoint
//客户端
int client_endpoint() {
std::string raw_ip_address = "127.4.8.1";
unsigned short port_num = 3333;
boost::system::error_code ec;
boost::asio::ip::address ip_address = boost::asio::ip::address::from_string(raw_ip_address, ec);
if (ec.value() != 0) {
std::cout << "Failed\n";
return ec.value();
}
boost::asio::ip::tcp::endpoint ep(ip_address, port_num);
return 0;
}
//服务端
int server_endpoint() {
unsigned short port_num = 3333;
//any表示可以接收任何v6的地址
boost::asio::ip::address ip_address = boost::asio::ip::address_v6::any();
boost::asio::ip::tcp::endpoint ep(ip_address, port_num);
return 0;
}
服务端可以不指明地址，而是接收任何地址，如 tcp::v4() 、 tcp::v6() 等等。
创建 socket
boost::asio::io_context ioc;
boost::asio::ip::tcp::socket sock(ioc);
io_context ( 之前的版本是 io_service ) 对象是 asio 框架中的调度器，所有的异步事件都是通过它来分发处理的。
创建接收器 acceptor
int create_acceptor_socket() {
boost::asio::io_context ioc;
boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(ioc,boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::tcp::v4(),3333));
return 0;
}
服务端打开端口，使用接收器监听，属于被动连接。
客户端通过端点进行连接
int client_connect_to_end() {
std::string raw_ip_address = "192.168.1.124";
unsigned short port_num = 3333;
try {
boost::asio::ip::tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::address::from_string(raw_ip_address), port_num);
boost::asio::io_context ioc;
boost::asio::ip::tcp::socket sock(ioc, ep.protocol());
sock.connect(ep);
}
catch (boost::system::system_error& e) {
std::cout << "Failed\n";
return e.code().value();
}
return 0;
}
客户端主动连接指定端点的服务端。
客户端通过域名连接
int client_connect_to_end_by_dns() {
//客户端不知道服务端地址，而是通过域名进行链接（少用）
std::string host = "www.baidu.com";
std::string port_num = "80";
boost::asio::io_context ioc;
//生成一个查询器
boost::asio::ip::tcp::resolver::query query(host, port_num, boost::asio::ip::tcp::resolver::query::numeric_service);
//生成解析器
boost::asio::ip::tcp::resolver resolver(ioc);
try {
//解析 一个域名可能对应多个ip，所以解析器返回一个迭代器，指向解析到的所有ip
boost::asio::ip::tcp::resolver::iterator it = resolver.resolve(query);
boost::asio::ip::tcp::socket sock(ioc);
//需要使用自由函数connect
boost::asio::connect(sock, it);
}
catch (boost::system::system_error& e) {
std::cout << "Failed\n";
return e.code().value();
}
}
服务端接收客户端连接
int acceptor_accept_connection() {
//创建接收器后，接收器会监听客户端链接，未来得及处理的链接放在缓冲队列中
//队列大小 由于tcp算法 实际数值大于30（或是30*2）
const int BACKLOG_SIZE = 30;
unsigned short port_num = 3333;
boost::asio::ip::tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::address_v4::any(), port_num);
boost::asio::io_context ioc;
try {
boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(ioc, ep.protocol());
acceptor.bind(ep);
acceptor.listen(BACKLOG_SIZE);
boost::asio::ip::tcp::socket sock(ioc);
//接收器将收到的链接交给sock处理
acceptor.accept(sock);
}
catch (boost::system::system_error& e) {
std::cout << "Failed\n";
return e.code().value();
}
}
处理发送的数据
Boost.Asio 使用 asio::mutable_buffer 和 asio::const_buffer 这两个结构来提供 buffer ，它们是一段连续的空间，首字节存储了后续数据的长度。
asio::mutable_buffer 用于写服务，asio::const_buffer 用于读服务。但是这两个结构都没有被 Asio 的 api 直接使用。
对于 api 的 buffer 参数，Asio 提出了 MutableBufferSequence 和 ConstBufferSequence 概念，它们是由多个 asio::mutable_buffer 和 asio::const_buffer 组成的。也就是说boost::asio为了节省空间，将一部分连续的空间组合起来，作为参数交给api使用。
我们可以理解为 MutableBufferSequence 的数据结构为 std::vectorboost::asio::mutable_buffer
每个 vector 存储的都是 mutable_buffer 的地址，每个 mutable_buffer 的第一个字节表示数据的长度，后面跟着数据内容。
这么复杂的结构交给用户使用并不合适，所以 Asio 提出了 buffer() 函数，该函数接收多种形式的字节流，该函数返回 asio::mutable_buffers_1 或者 asio::const_buffers_1 结构的对象。
如果传递给 buffer() 的参数是一个只读类型，则函数返回 asio::const_buffers_1 类型对象。
如果传递给 buffer() 的参数是一个可写类型，则返回 asio::mutable_buffers_1 类型对象。
asio::const_buffers_1 和 asio::mutable_buffers_1 是 asio::mutable_buffer 和 asio::const_buffer 的适配器，提供了符合 MutableBufferSequence 和 ConstBufferSequence 概念的接口，所以它们可以作为 boost::asio 的 api 函数的参数使用。
简单概括一下，我们可以用 buffer() 函数生成我们要用的缓存存储数据。
比如 boost 的发送接口 send 要求的参数为 ConstBufferSequence 类型
template<typename ConstBufferSequence>
std::size_t send(const ConstBufferSequence & buffers);
我们需要将 hello World 转化为该类型
void use_const_buffer() {
std::string buf{ "hello world" };
//将字符串转化为constbuffer
boost::asio::const_buffer asio_buf(buf.c_str(), buf.length());
//将constbuffer存在vector里面
std::vector<boost::asio::const_buffer> buffer_sequence;
buffer_sequence.push_back(asio_buf);
//这样在send read 函数就可以使用vector
//send(buffer_sequence);
}
void use_buffer_str() {
boost::asio::const_buffers_1 output_buf = boost::asio::buffer("hello world");
//send(output_buf);
//send(boost::asio::buffer("hello world")); 与上等价
}
void use_buffer_array() {
const size_t BUF_SIZE_BYTES = 20;
//使用智能指针管理动态内存
std::unique_ptr<char[]> buf(new char[BUF_SIZE_BYTES]);
auto output_buf = boost::asio::buffer(static_cast<void*>(buf.get()), BUF_SIZE_BYTES);
//send(output_buf);
}
发送数据
void write_to_socket(boost::asio::ip::tcp::socket& sock) {
std::string buf{ "hello world" };
std::size_t total_bytes_written = 0;
//循环发送
while (total_bytes_written != buf.length()) {
total_bytes_written += sock.write_some(boost::asio::buffer(
buf.c_str() + total_bytes_written, buf.length() - total_bytes_written));
}
}
接收数据
void read_from_socket(boost::asio::ip::tcp::socket& sock,std::size_t buf_len) {
char data[1024];
std::size_t total_bytes_written = 0;
//循环读取
while (total_bytes_written != buf_len) {
total_bytes_written += sock.read_some(boost::asio::buffer(
data + total_bytes_written, buf_len - total_bytes_written));
}
}