【boost学习】之boost::asio(3)——socket编程

asio的主要用途还是用于socket编程，本文就以一个tcp的daytimer服务为例简单的演示一下如何实现同步和异步的tcp socket编程。

一、同步服务器版本

客户端

客户端的代码如下：

//code of client
#include <iostream>
#include <boost/array.hpp>
#include <boost/asio.hpp>
using namespace std;
using boost::asio::ip::tcp;

int main(int argc, char* argv[])
{
try
{
//(1)通过tcp::socket类定义一个tcp client对象socket
boost::asio::io_service io;
tcp::socket socket(io);

//(2)通过connect函数连接服务器，打开socket连接。
tcp::endpoint end_point(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 3200);
socket.connect(end_point);

for (;;)
{
boost::array<char, 128> buf;
boost::system::error_code error;

//(3)通过read_some函数来读数据
size_t len = socket.read_some(boost::asio::buffer(buf), error);

if (error == boost::asio::error::eof)
{
break;	//connection closed cleadly by peer
}
else if (error)
{
throw boost::system::system_error(error);	//some other error
}

cout.write(buf.data(), len);
}
}
catch (std::exception& e)
{
cout<<e.what()<<endl;
}
}

主要流程如下：

(1)通过tcp::socket类定义一个tcp client对象socket

(2)通过connect函数连接服务器，打开socket连接。

(3)通过read_some函数来读数据

另外，还可以通过write_some来写数据，通过close来关闭socket连接（这里是通过释放socket对象隐式释放连接）。

服务器

服务器代码如下：

//code of server
#include <ctime>
#include <iostream>
#include <string>
#include <boost/asio.hpp>

using namespace std;
using namespace boost;
using boost::asio::ip::tcp;

int main(int argc, char*argv[])
{
try
{
//(1)通过tcp::acceptor类创建一个tcp server对象，并绑定端口（也可以不在构造器中自动绑定，而通过bind函数手动绑定）
asio::io_service io;
tcp::acceptor acceptor(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), 3200));

for (;;)
{
//(2)通过accept函数获取远端连接
tcp::socket socket(io);
acceptor.accept(socket);

time_t now = time(0);
string message = ctime(&now);

//(3)通过远端连接的write_some函数将数据发往客户端
system::error_code ignored_error;
socket.write_some(asio::buffer(message), ignored_error);
}
}
catch (std::exception &e)
{
cout<<e.what()<<endl;
}
}

主要流程如下：

(1)通过tcp::acceptor类创建一个tcp server对象，并绑定端口（也可以不在构造器中自动绑定，而通过bind函数手动绑定）

(2)通过accept函数获取远端连接

(3)通过远端连接的write_some函数将数据发往客户端

二、异步服务器

前面的服务器是同步版本，在大并发的场景下一般需要用到异步socket。服务器的异步版本如下：

//code of asyc server
#include <ctime>
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <boost/asio.hpp>

using boost::asio::ip::tcp;
using namespace std;

void process_socket(shared_ptr<tcp::socket> socket)
{
time_t now = time(0);
shared_ptr<string> message(new string(ctime(&now)));

auto callback = [=](const boost::system::error_code& err, size_t size)	//匿名函数：用到的任何外部变量都隐式按值捕获
{
if ((int)size == message->length())
{
cout<<"Write completed"<<endl;
}
};

//(3)通过远端连接的write_some函数将数据发往客户端
socket->async_send(boost::asio::buffer((*message)), callback);
}

typedef function<void (const boost::system::error_code&)> accept_callback;
void start_accept(tcp::acceptor& acceptor)
{
shared_ptr<tcp::socket> socket(new tcp::socket(acceptor.get_io_service()));
accept_callback callback = [&acceptor, socket](const boost::system::error_code& error)//匿名函数：socket按值捕获, acceptor按引用捕获
{
if (!error)
{
process_socket(socket);
}

//循环：相当于同步服务器中的for循环
start_accept(acceptor);
};

//(2)通过accept函数获取远端连接
acceptor.async_accept(*socket, callback);
}

int main()
{
try
{
//(1)通过tcp::acceptor类创建一个tcp server对象，并绑定端口（也可以不在构造器中自动绑定，而通过bind函数手动绑定）
boost::asio::io_service io;
tcp::acceptor acceptor(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), 3200));

start_accept(acceptor);

//异步必须要主动调用io_service::run
io.run();
}
catch (std::exception& e)
{
cout<<e.what()<<endl;
}
}

这个异步版本的逻辑倒不是很复杂，基本上和.net中传统的异步socket相似，不过需要注意的是，由于c++中内存需要自己管理，而asio框架也没有提供任何管理机制，因此需要注意async_accept、async_send等函数的参数生命周期，切记不能在里面传入栈变量的引用。如果是堆变量，需要确保释放，本例中我是通过share_ptr来实现的自动释放。

更多的示例请参看asio官方文档。

【参考资料：
http://www.cnblogs.com/TianFang/archive/2013/02/02/2890529.html
关于匿名函数，参见：http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/11773943

】