boost------asio庫的使用1(Boost程序庫徹底開發指南)讀書筆記

asio庫基於操做系統提供的異步機制，採用前攝器設計模式(Proactor)實現了可移植的異步(或者同步)IO操做，並且並不要求多線程和鎖定，有效地避免了多線程編程帶來的諸多有害反作用。

 

目前asio主要關注於網絡通訊方面，使用大量的類和函數封裝了socket API，支持TCP、TCMP、UDP等網絡通訊協議。但asio的異步操做並不侷限於網絡編程，它還支持串口讀寫、定時器、SSL等功能，並且asio是一個很好的富有彈性的框架，能夠擴展到其餘有異步操做須要的領域

 

 

概述

asio庫基於前攝器模式封裝了操做系統的select、poll/epoll、kqueue、overlapped I/O等機制，實現了異步IO模型。它的核心類io_service，至關於前攝器模式中的Proactor角色，asio的任何操做都須要有io_service的參與。

 

在同步模式下，程序發起一個IO操做，向io_service提交請求，io_service把操做轉交給操做系統，同步地等待。當IO操做完成時，操做系統通知io_service，而後io_service再把結果發回給程序，完成整個同步流程。這個處理流程與多線程的join()等待方式很類似。

 

在異步模式下，程序除了要發起的IO操做，還要定義一個用於回調的完成處理函數。io_service一樣把IO操做轉交給操做系統執行，但它不一樣步等待，而是當即返回。調用io_service的run()成員函數能夠等待異步操做完成，當異步操做完成時io_service從操做系統獲取執行結果，調用完成處理函數。

 

asio不直接使用操做系統提供的線程，而是定義了一個本身的線程概念：strand，它保證在多線程的環境中代碼能夠正確地執行，而無需使用互斥量。io_service::strand::wrap()函數能夠包裝一個函數在strand中執行。

 

asio庫使用system庫的error_code和system_error來表示程序運行的錯誤。

 

定時器

 

定時器是asio庫裏最簡單的一個IO模型示範，提供等待時間終止的功能，經過它咱們能夠快速熟悉asio的基本使用方法：

同步定時器

 

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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 "iostream"  
5. using namespace std;  
6.   
7.   
8. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
9. {  
10.     boost::asio::io_service ios;    // 因此的asio程序必需要有一個io_service對象  
11.   
12.     // 定時器io_service做爲構造函數參數，兩秒鐘以後定時器終止  
13.     boost::asio::deadline_timer t(ios, boost::posix_time::seconds(2));  
14.   
15.     cout << t.expires_at() << endl; // 查看終止的絕對事件  
16.   
17.     t.wait();                       // 調用wait同步等待  
18.     cout << "hello asio" << endl;  
19.   
20.     return 0;  
21. }  

 

 

能夠把它與thread庫的sleep()函數對比研究一下，二者都是等待，但內部機制完成不一樣：thread庫的sleep()使用了互斥量和條件變量，在線程中等待，而asio則是調用了操做系統的異步機制，如select、epoll等完成的。

 

 

異步定時器

下面的是異步定時器，代碼大體與同步定時器相等，增長了回調函數，並使用io_service.run()和定時器的async_wait()方法

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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 "iostream"  
5. using namespace std;  
6.   
7.   
8. void Print(const boost::system::error_code& error)  
9. {  
10.     cout << "hello asio" << endl;  
11. }  
12.   
13.   
14. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
15. {  
16.     boost::asio::io_service ios;    // 因此的asio程序必需要有一個io_service對象  
17.   
18.     // 定時器io_service做爲構造函數參數，兩秒鐘以後定時器終止  
19.     boost::asio::deadline_timer t(ios, boost::posix_time::seconds(2));  
20.   
21.     t.async_wait(Print);                        // 調用wait異步等待  
22.   
23.     cout << "it show before t expired." << endl;  
24.   
25.     ios.run();  
26.   
27.     return 0;  
28. }  

代碼的前兩行與同步定時器相同，這是全部asio程序基本的部分。重要的是異步等待async_wait()，它通知io_service異步地執行io操做，而且註冊了回調函數，用於在io操做完成時由事件多路分離器分派返回值(error_code)調用

 

最後必須調用io_service的run()成員函數，它啓動前攝器的事件處理循環，阻塞等待全部的操做完成並分派事件。若是不調用run()那麼雖然操做被異步執行了，但沒有一個等待它完成的機制，回調函數將得不到執行機會。

 

 

異步定時器使用bind

異步定時器中因爲引入了回調函數，所以產生了不少的變化，能夠增長回調函數的參數，使它可以作更多的事情。但async_wait()接受的回調函數類型是固定的，必須使用bind庫來綁定參數以適配它的接口

   下面實現一個能夠定時執行任意函數的定時器AsynTimer(asyctimer)，它持有一個asio定時器對象和一個計數器，還有一個function對象來保存回調函數

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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. class AsynTimer  
11. {  
12. public:  
13.     template<typename F>                              // 模板類型，能夠接受任意可調用物  
14.     AsynTimer(boost::asio::io_service& ios, int x, F func)  
15.         :f(func), count_max(x), count(0),               // 初始化回調函數和計數器  
16.         t(ios, boost::posix_time::millisec(500))        // 啓動計時器  
17.     {  
18.         t.async_wait(boost::bind(&AsynTimer::CallBack,  // 異步等待計時器  
19.             this, boost::asio::placeholders::error));   // 註冊回調函數  
20.     }  
21.   
22.     void CallBack(const boost::system::error_code& error)  
23.     {  
24.         if (count >= count_max)   // 若是計數器達到上限則返回  
25.         {  
26.             return;  
27.         }  
28.         ++count;  
29.         f();                     // 調用function對象  
30.   
31.         // 設置定時器的終止時間爲0.5秒以後  
32.         t.expires_at(t.expires_at() + boost::posix_time::microsec(500));  
33.         // 再次啓動定時器，異步等待  
34.         t.async_wait(boost::bind(&AsynTimer::CallBack, this, boost::asio::placeholders::error));  
35.     }  
36.   
37. private:  
38.     int count;  
39.     int count_max;  
40.     boost::function<void()> f;        // function對象，持有無參無返回值的可調用物  
41.     boost::asio::deadline_timer t;  // asio定時器對象  
42. };  
43.   
44. // 第一個回調函數  
45. void print1()  
46. {  
47.     cout << "hello asio" << endl;  
48. }  
49.   
50. // 第二個回調函數  
51. void print2()  
52. {  
53.     cout << "hello boost" << endl;  
54. }  
55.   
56.   
57. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
58. {  
59.     boost::asio::io_service ios;  
60.   
61.     AsynTimer t1(ios, 10, print1); // 啓動第一個定時器  
62.     AsynTimer t2(ios, 10, print2); // 啓動第二個定時器  
63.   
64.     ios.run();  // io_service等待異步調用結束  
65.   
66.     return 0;  
67. }  

 

注意在async_wait()中bind的用法，CallBack是AsynTimer的一個成員函數，所以須要綁定this指針，同時還使用了asio下子名字空間placeholders下的一個佔位符error，他的做業相似於bind庫的佔位符_一、_2，用於傳遞error_code值。

 

接下來是AsynTimer的主要功能函數CallBack，它符合async_wait()對回調函數的要求，有一個error_code參數，當定時器終止時它將被調用執行

 

CallBack函數內部累加器，若是計數器未達到上限則調用function對象f，而後從新設置定時器的終止時間，再次異步等待被調用，從而達到反覆執行的目的