boost------asio庫的使用2(Boost程序庫徹底開發指南)讀書筆記

網絡通訊

 

asio庫支持TCP、UDP、ICMP通訊協議，它在名字空間boost::asio::ip裏提供了大量的網絡通訊方面的函數和類，很好地封裝了原始的Berkeley Socket Api，展示給asio用戶一個方便易用且健壯的網絡通訊庫。

 

ip::tcp類是asio網絡通訊(TCP)部分主要的類，但它自己並無太多的功能，而是定義了數個用於TCP通訊的typedef類型，用來協做完成網絡通訊。這些typedef包括端點類endpoint、套接字類socket、流類iostream，以及接收器acceptor、解析器resolver等等。從某種程度上來看，ip::tcp類更像是一個名字空間。

 

一、IP地址和端點

IP地址獨立於TCP、UDP等通訊協議，asio庫使用類ip::address來表示IP地址，能夠同時支持ipv4和ipv6兩種地址。

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1. #include "stdafx.h"  
2. #include "boost/asio.hpp"  
3. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
4. #include "boost/bind.hpp"  
5. #include "boost/function.hpp"  
6. #include "iostream"  
7. using namespace std;  
8.   
9.   
10. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
11. {  
12.     boost::asio::ip::address addr;          // 聲明一個ip地址對象  
13.     addr = addr.from_string("127.0.0.1");   // 從字符串產生IP地址  
14.     assert(addr.is_v4());                   // ipv4的地址  
15.     cout << addr.to_string() << endl;  
16.   
17.     addr = addr.from_string("2000:0000:0000:0000:0001:2345:6789:abcd");  
18.     assert(addr.is_v6());  
19.     cout << addr.to_string() << endl;  
20.   
21.     return 0;  
22. }  

 

 

有了IP地址，再加上通訊用的端口號就構成了一個socket端點，在asio庫中用ip::tcp::endpoint類來表示。它的主要用法就是經過構造函數建立一個可用於socket通訊的端點對象，端點的地址和端口號能夠用address()和port()得到：

 

 

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1. #include "stdafx.h"  
2. #include "boost/asio.hpp"  
3. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
4. #include "boost/bind.hpp"  
5. #include "boost/function.hpp"  
6. #include "iostream"  
7. using namespace std;  
8.   
9.   
10. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
11. {  
12.     boost::asio::ip::address addr;          // 聲明一個ip地址對象  
13.     addr = addr.from_string("127.0.0.1");   // 從字符串產生IP地址  
14.   
15.     boost::asio::ip::tcp::endpoint ep(addr, 6688);  
16.   
17.     assert(ep.address() == addr);  
18.     assert(ep.port() == 6688);  
19.   
20.     return 0;  
21. }  

 

 

 

二、同步socket處理

 

ip::tcp的內部類型socket、acceptor和resolver是asio庫TCP通訊中最核心的一組類，它們封裝了socket的鏈接、斷開和數據收發功能，使用它們能夠很容易地編寫出socket程序。

 

socket類是TCP通訊的基本類，調用成員函數connect()能夠鏈接到一個指定的通訊端點，鏈接成功後用local_endpoint()和remote_endpoint()得到鏈接兩端的端點信息，用read_some()和write_some()阻塞讀寫數據，當操做完成後使用close()函數關閉socket。若是不關閉socket，那麼在socket對象析構時也會自動調用close()關閉。

 

acceptor類對應socketAPI的accept()函數功能，它用於服務器端，在指定的端口號接受鏈接，必須配合socket類才能完成通訊。

 

resolver類對應socketAPI的getaddrinfo()系列函數，用於客戶端解析網址得到可用的IP地址，解析獲得的IP地址可使用socket對象鏈接。

 

下面是一個使用socket類和acceptor類來實現一對同步通訊的服務器和客戶端程序：

服務器端(它使用一個acceptor對象在6688端口接受鏈接，當有鏈接時使用一個socket對象發送一個字符串)：

 

server.cpp：

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1. // server.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。  
2. //  
3.   
4. #include "stdafx.h"  
5. #include "boost/asio.hpp"  
6. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
7. #include "boost/bind.hpp"  
8. #include "boost/function.hpp"  
9. #include "iostream"  
10. using namespace std;  
11.   
12.   
13. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
14. {  
15.     try  
16.     {  
17.         cout << "server start" << endl;  
18.         boost::asio::io_service ios;  
19.   
20.         boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(ios,   
21.             boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::tcp::v4(), 6688));  
22.   
23.         cout << acceptor.local_endpoint().address() << endl;  
24.   
25.         while (true)  
26.         {  
27.             boost::asio::ip::tcp::socket sock(ios);  
28.             acceptor.accept(sock);  
29.   
30.             cout << "client : ";  
31.             cout << sock.remote_endpoint().address() << endl;  
32.   
33.             sock.write_some(boost::asio::buffer("hello asio"));  
34.         }  
35.     }  
36.   
37.     catch (std::exception& e)  
38.     {  
39.         cout << e.what() << endl;  
40.     }  
41.   
42.     return 0;  
43. }  

服務器端程序裏要注意的是自由函數buffer()，他能夠包裝不少種類的容器成爲asio組件可用的緩衝區類型。一般不能直接把數組、vercor等容器用做asio的讀寫參數，必須使用buffer()函數包裝

 

 

client：

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1. // client.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。  
2. //  
3.   
4. #include "stdafx.h"  
5. #include "boost/asio.hpp"  
6. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
7. #include "boost/bind.hpp"  
8. #include "boost/function.hpp"  
9. #include "iostream"  
10. using namespace std;  
11. #include "vector"  
12.   
13.   
14. class AsynTimer  
15. {  
16. public:  
17.     template<typename F>                              // 模板類型，能夠接受任意可調用物  
18.     AsynTimer(boost::asio::io_service& ios, int x, F func)  
19.         :f(func), count_max(x), count(0),               // 初始化回調函數和計數器  
20.         t(ios, boost::posix_time::millisec(500))        // 啓動計時器  
21.     {  
22.         t.async_wait(boost::bind(&AsynTimer::CallBack,  // 異步等待計時器  
23.             this, boost::asio::placeholders::error));   // 註冊回調函數  
24.     }  
25.   
26.     void CallBack(const boost::system::error_code& error)  
27.     {  
28.         if (count >= count_max)   // 若是計數器達到上限則返回  
29.         {  
30.             return;  
31.         }  
32.         ++count;  
33.         f();                     // 調用function對象  
34.   
35.         // 設置定時器的終止時間爲0.5秒以後  
36.         t.expires_at(t.expires_at() + boost::posix_time::microsec(500));  
37.         // 再次啓動定時器，異步等待  
38.         t.async_wait(boost::bind(&AsynTimer::CallBack, this, boost::asio::placeholders::error));  
39.     }  
40.   
41. private:  
42.     int count;  
43.     int count_max;  
44.     boost::function<void()> f;        // function對象，持有無參無返回值的可調用物  
45.     boost::asio::deadline_timer t;  // asio定時器對象  
46. };  
47.   
48.   
49. void client(boost::asio::io_service& ios)  
50. {  
51.     try  
52.     {  
53.         cout << "client start." << endl;  
54.   
55.         boost::asio::ip::tcp::socket sock(ios);  
56.         boost::asio::ip::tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 6688);  
57.   
58.         sock.connect(ep);  
59.   
60.         vector<char> str(100, 0);  
61.         sock.read_some(boost::asio::buffer(str));  
62.   
63.         cout << "recive from" << sock.remote_endpoint().address();  
64.         cout << &str[0] << endl;  
65.   
66.     }  
67.     catch (std::exception& e)  
68.     {  
69.         cout << e.what() << endl;  
70.     }  
71. }  
72.   
73.   
74. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
75. {  
76.     boost::asio::io_service ios;  
77.     AsynTimer at(ios, 50000, boost::bind(client, boost::ref(ios)));  
78.     ios.run();  
79.   
80.     return 0;  
81. }  

 

三、異步socket處理

咱們把剛纔的同步socket程序改成異步調用方式。異步程序的處理流程與同步程序基本相同，只須要把原有的同步調用函數都換成前綴是async_的異步調用函數，並增長回調函數，在回調函數中再啓動一個異步調用

 

服務器端：

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1. // server.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。  
2. //  
3.   
4. #include "stdafx.h"  
5. #include "boost/asio.hpp"  
6. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
7. #include "boost/bind.hpp"  
8. #include "boost/function.hpp"  
9. #include "iostream"  
10. using namespace std;  
11.   
12.   
13. class Server  
14. {  
15. private:  
16.     boost::asio::io_service& ios;  
17.     boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor;  
18.     typedef boost::shared_ptr<boost::asio::ip::tcp::socket> sock_pt;  
19.   
20. public:  
21.     Server(boost::asio::io_service& io) : ios(io),  
22.         acceptor(ios, boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::tcp::v4(), 6688))  
23.     {  
24.         Start();  
25.     }  
26.     ~Server()  
27.     {  
28.   
29.     }  
30.   
31.     void Start()  
32.     {  
33.         sock_pt sock(new boost::asio::ip::tcp::socket(ios));    // 智能指針  
34.   
35.         // 異步偵聽服務  
36.         acceptor.async_accept(*sock, boost::bind(&Server::acceptor_handle,   
37.                                                  this, boost::asio::placeholders::error, sock));  
38.     }  
39.   
40.     void acceptor_handle(const boost::system::error_code& error, sock_pt sock)  
41.     {  
42.         if (error)  
43.         {  
44.             return;  
45.         }  
46.         cout << "client : ";  
47.   
48.         // 輸出鏈接的客戶端信息  
49.         cout << sock->remote_endpoint().address() << endl;  
50.   
51.         //   
52.         sock->async_write_some( boost::asio::buffer("hello asio"),   
53.                                 boost::bind(&Server::write_handle,  
54.                                 this, boost::asio::placeholders::error));  
55.   
56.         Start(); // 再次啓動異步接受鏈接  
57.     }  
58.   
59.     void write_handle(const boost::system::error_code& error)  
60.     {  
61.         cout << "send message is complate" << endl;  
62.     }  
63.   
64. };  
65.   
66.   
67. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
68. {  
69.     try  
70.     {  
71.         cout << "server start." << endl;  
72.   
73.         boost::asio::io_service ios;  
74.   
75.         Server serv(ios);  
76.   
77.         ios.run();  
78.     }  
79.     catch (std::exception& e)  
80.     {  
81.         cout << e.what() << endl;  
82.     }  
83.   
84.     return 0;  
85. }  

 

首先檢查asio傳遞的error_code，保證沒有錯誤發生。而後調用socket對象的async_write_some()異步發送數據。一樣，咱們必須再爲這個異步調用編寫回調函數write_handler()。當發送完數據後不要忘記調用Start()再次啓動服務器接受連接，不然當完成數據發送後io_service將由於沒有時間處理而結束運行。

 

發送數據的回調函數write_handler()很簡單，由於不須要作更多的工做，能夠直接實現一個空函數，在這裏簡單地輸出一條信息，表示異步發送數據完成

 

 

客戶端：

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1. // client.cpp : 定義控制檯應用程序的入口點。  
2. //  
3.   
4. #include "stdafx.h"  
5. #include "boost/asio.hpp"  
6. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
7. #include "boost/bind.hpp"  
8. #include "boost/function.hpp"  
9. #include "iostream"  
10. using namespace std;  
11. #include "vector"  
12.   
13.   
14. class Client  
15. {  
16. private:  
17.     boost::asio::io_service& ios;  
18.     boost::asio::ip::tcp::endpoint ep;  // tcp端點  
19.     typedef boost::shared_ptr<boost::asio::ip::tcp::socket> sock_pt;  
20.   
21. public:  
22.     Client(boost::asio::io_service& io) : ios(io),  
23.         ep(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 6688)  
24.     {  
25.         Start(); // 啓動異步鏈接  
26.     }  
27.   
28.     ~Client()  
29.     {  
30.   
31.     }  
32.   
33.     void Start()  
34.     {  
35.         sock_pt sock(new boost::asio::ip::tcp::socket(ios));  
36.         sock->async_connect(ep, boost::bind(&Client::conn_handle, this,  
37.                                             boost::asio::placeholders::error, sock));  
38.     }  
39.   
40.     void conn_handle(const boost::system::error_code& error, sock_pt sock)  
41.     {  
42.         if (error)  
43.         {  
44.             return;  
45.         }  
46.         cout << "recive from : " << sock->remote_endpoint().address();  
47.   
48.         // 創建接收數據的緩衝區  
49.         boost::shared_ptr<vector<char> > str(new vector<char>(100, 0));  
50.   
51.         // 異步讀取數據  
52.         sock->async_read_some(boost::asio::buffer(*str), boost::bind(&Client::read_handle,  
53.                                                                     this,   
54.                                                                     boost::asio::placeholders::error,  
55.                                                                     str));  
56.         Start(); // 再次啓動異步鏈接  
57.     }  
58.   
59.     void read_handle(const boost::system::error_code& error,   
60.                      boost::shared_ptr<vector<char> > str)  
61.     {  
62.         if (error)  
63.         {  
64.             return;  
65.         }  
66.         cout << &(*str)[0] << endl;  
67.     }  
68. };  
69.   
70.   
71. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
72. {  
73.     try  
74.     {  
75.         cout << "client start." << endl;  
76.         boost::asio::io_service ios;  
77.   
78.         Client client(ios);  
79.   
80.         ios.run();  
81.     }  
82.     catch (std::exception& e)  
83.     {  
84.         cout << e.what() << endl;  
85.     }  
86.   
87.     return 0;  
88. }  

 

 

四、查詢網絡地址

以前關於tcp通訊的全部論述都是使用直接的ip地址，但在實際生活中大多數時候，都不大可能知道socket連接另外一端的地址，而只有一個域名，這時候咱們就須要使用resolver類來經過域名得到可用的ip，它能夠實現與ip版本無關的網址解析

 

resolver使用內部類query和iterator共同完成查詢ip地址的工做：首先使用網址和服務名建立query對象，而後由resolve()函數生成iterator對象，它表明了查詢到的ip端點。以後就可使用socket對象嘗試鏈接，知道找到一個可用的爲止。

[cpp] view plain copy

 print?

1. #include "stdafx.h"  
2. #include "boost/asio.hpp"  
3. #include "boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp"  
4. #include "boost/bind.hpp"  
5. #include "boost/function.hpp"  
6. #include "boost/lexical_cast.hpp"  
7. #include "boost/asio/error.hpp"  
8. #include "iostream"  
9. using namespace std;  
10.   
11.   
12. void resolv_connect(boost::asio::ip::tcp::socket& sock, const char* name, int port)  
13. {  
14.     boost::asio::ip::tcp::resolver rlv(sock.get_io_service());  
15.     boost::asio::ip::tcp::resolver::query qry(name, boost::lexical_cast<string>(port));  
16.   
17.     boost::asio::ip::tcp::resolver::iterator iter = rlv.resolve(qry);  
18.     boost::asio::ip::tcp::resolver::iterator end;  
19.   
20.     boost::system::error_code ec = boost::asio::error::host_not_found;  
21.     for (; ec && iter != end; ++iter)  
22.     {  
23.         sock.close();  
24.         sock.connect(*iter, ec);  
25.     }  
26.   
27.     if (ec)  
28.     {  
29.         cout << "can't connect." << endl;  
30.         throw boost::system::error_code(ec);  
31.     }  
32.   
33.     cout << "connet suceessd." << endl;  
34. }  
35.   
36.   
37. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
38. {  
39.     try  
40.     {  
41.         boost::asio::io_service ios;  
42.         boost::asio::ip::tcp::socket sock(ios);  
43.   
44.         resolv_connect(sock, "www.boost.org", 80);  
45.   
46.         ios.run();  
47.     }  
48.     catch (std::exception& e)  
49.     {  
50.         cout << e.what() << endl;  
51.     }  
52.       
53.     return 0;  
54. }  

 

resolv_connect()函數中使用lexical_cast，這是由於query對象只接受字符串參數，因此咱們須要把端口號由整數轉換爲字符串。

 

當開始resolver的迭代時，須要使用error_code和逾尾迭代器兩個條件來控制循環，由於有可能迭代完全部解析到的端點都沒法鏈接，只有當error_code爲0才表示鏈接成功。

 

有了resolv_connect()函數，就能夠不受具體ip地址值的限制，以更直觀更靈活的域名來鏈接服務器。