基于boost asio实现c++网络编程

文章目录

一.boost asio概述
- 1.1 boost库安装
- 1.2 概述
- 1.3 asio基础概念学习
- - 1.3.1 I/O Context
  - 1.3.2 Timer（I/O对象：Timer,socket等）
  - 1.3.3 Echo Server
二.同步请求
- 2.1 同步请求步骤
- 2.2 同步请求方式下echo server设计
- 2.3 同步请求方式下echo client设计
三.异步请求
- 3.1 异步请求步骤
- 3.2 异步请求echo server
- 3.3 异步请求echo client（客户端可以不采用异步方式）
四. Some tips
- 4.1 过时接口剔除
- 4.2 尽量少包含头文件
- 4.3 Handler 签名问题
- 4.4 Handler 的 error_code 参数到底是不是引用？
- 4.5 Bind 占位符
- 4.6 Server 也可以用 Resolver
- 4.7 Move Acceptable Handler

一.boost asio概述 1.1 boost库安装

由于asio依赖于c++ boost库，因此需要首先安装boost库，下面是基于linux系统安装boost库的过程：

首先去下载最新的boost代码包，网址www.boost.org
解压压缩包：tar -jxvf boost_1_79_0.tar.bz2
进入解压后的boost文件夹：cd boost_1_79_0
编译前的配置工作：./bootstrap.sh
编译boost：./b2 install
如果像上面这样不指定额外选项，Boost 将编译 release 版本的库文件，把头文件安装到“/usr/local/include”中，把库文件安装到“/usr/local/lib”中。如下图所示：
安装后想马上使用boost库进行编译，还需要执行一下这个命令，更新一下系统的动态链接库：ldconfig
代码测试1：头文件里的三个宏：BOOST_PLATFORM、BOOST_COMPILER 和 BOOST_STDLIB，分别定义了当前的操作系统、编译器和标准库。

testcpp.cpp：

#include   //包含 Boost 头文件
#include   //包含 Boost 头文件
int main()
{
    cout << BOOST_VERSION << endl;  //Boost 版本号
    cout << BOOST_LIB_VERSION << endl;  //Boost 版本号
    cout << BOOST_PLATFORM << endl;  //操作系统
    cout << BOOST_COMPILER << endl;  //编译器
    cout << BOOST_STDLIB << endl;  //标准库
    return 0;
}

编译：g++ testcpp.cpp
执行结果：

107900
1_79
linux
GNU C++ version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)
GNU libstdc++ version 20150623

代码测试2：boost_thread多线程测试
testcpp.cpp：

#include  //包含boost头文件
#include 
#include 
using namespace std;

volatile bool isRuning = true;

void func1()
{
    static int cnt1 = 0;
    while(isRuning)
    {
        cout << "func1:" << cnt1++ << endl;
        sleep(1);
    }
}
void func2()
{
    static int cnt2 = 0;
    while(isRuning)
    {
        cout << "tfunc2:" << cnt2++ << endl;
        sleep(2);
    }
}

int main()
{
    boost::thread thread1(&func1);
    boost::thread thread2(&func2);

    system("read");
    isRuning = false;

    thread2.join();
    thread1.join();
    cout << "exit" << endl;
    return 0;
}

编译：g++ testcpp.cpp -lboost_thread -lpthread
注意：此处编译必须添加两个动态库文件
执行：./a.out报错

error while loading shared libraries: libboost_thread.so.1.79.0: cannot open shared object file: No such file or directory

这是因为要用到的库不在默认的环境变量里，可以使用下面的命令添加：
ldconfig /usr/local/lib
添加后，再执行./a.out，这样你就完成了你的第一个boost::thread程序。
执行结果：

func1:0
func2:0
func1:1
func1:2
func2:1
func1:3
func1:4
func2:2
func1:5
func1:6
func2:3

1.2 概述

概述：Boost.Asio是一个跨平台的C++库，用于网络和底层I/O编程，可以在I/O对象（如socket）上执行同步和异步操作。其官方教程网址如下：

https://wizardforcel.gitbooks.io/the-boost-cpp-libraries/content/7.html

简略的分析其使用过程，以建立socket为例：首先，在程序中需要至少定义一个io_context对象：boost::asio::io_context io_context。其中io_context表示程序到操作系统I/O服务的“连接”。在asio之前版本中为io_service，也就是：io_context=io_service。
为执行I/O操作，还需要一个I/O对象（通常需要使用io_context构造），如一个TCP套接字：boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context)，也就是先创建一个io_context对象，然后将io_context作为参数初始化一个io对象为socket。
小结：

创建io_context：boost::asio::io_context io_context
创建io对象：boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context)
创建io其他对象，例如Timer等：boost::asio::steady_timer timer(io_context, std::chrono::seconds(3));

1.3 asio基础概念学习 1.3.1 I/O Context

每个 Asio 程序都至少有一个 io_context 对象，它代表了操作系统的 I/O 服务（io_context 在 Boost 1.66 之前一直叫 io_service），把你的程序和这些服务链接起来。下面这个程序空有 io_context 对象，却没有任何异步操作，所以它其实什么也没做，也没有任何输出。

int main() {
  boost::asio::io_context io_context;
  io_context.run();
  return 0;
}

io_context.run 是一个阻塞(epoll)调用，适用于asio异步网络请求操作，姑且把它想象成一个 loop（事件循环），直到所有异步操作完成后，loop才结束，run才返回。但是这个程序没有任何异步操作，所以loop直接就结束了。

1.3.2 Timer（I/O对象：Timer,socket等）

有了 io_context 还不足以完成 I/O 操作，用户一般也不跟 io_context 直接交互。根据 I/O 操作的不同，Asio 提供了不同的 I/O 对象，比如 timer（定时器），socket，等等。 Timer 是最简单的一种 I/O 对象，可以用来实现异步调用的超时机制，下面是最简单的用法：

#include 
#include 

//using boost::asio::ip::tcp;

//异步请求超时执行
void Print(boost::system::error_code ec) {
  std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}

int main() {
  boost::asio::io_context ioc;         //第一步：创建一个io_context 
  boost::asio::steady_timer timer(ioc, std::chrono::seconds(3));  //第二步，使用io_context初始化一个I/O对象timer，以实现异步调用的超时机制
  timer.async_wait(&Print);           //超时执行Print回调函数
  ioc.run();
  return 0;
}

编译：g++ testcpp.cpp -lpthread -std=c++11
执行：等待3s后输出Hello, world!

以下几点需要注意：

所有 I/O 对象都依赖 io_context，一般在构造时指定。
async_wait 初始化了一个异步操作，但是这个异步操作的执行，要等到 io_context.run 时才开始。
Timer 除了异步等待（async_wait），还可以同步等待（wait）。同步等待是阻塞的，直到 timer 超时结束。基本上所有 I/O 对象的操作都有同步和异步两个版本，也许是出于设计上的完整性。
async_wait 的参数是一个函数对象，异步操作完成时它会被调用，所以也叫 completion handler，简称 handler，可以理解成回调函数。
所有 I/O 对象的 async_xyz 函数都有 handler 参数，对于 handler 的签名，不同的异步操作有不同的要求，除了官方文档里的说明，也可以直接查看 Boost 源码。

async_wait 的 handler 签名为 void (boost::system::error_code)，如果要传递额外的参数，就得用 bind。不妨修改一下 Print，让它每隔一秒打印一次计数，从 0 递增到 3。与前版相比，Print 多了两个参数，以便访问当前计数及重启 timer。

#include 
#include 

void Print(boost::system::error_code ec,
           boost::asio::steady_timer* timer,
           int* count) 
{
    if (*count < 3)
	{
	    std::cout << *count << std::endl;
	    ++(*count);
	    timer->expires_after(std::chrono::seconds(1));
	    timer->async_wait(std::bind(&Print, std::placeholders::_1, timer, count));
    }
}

int main() {
  boost::asio::io_context ioc;
  boost::asio::steady_timer timer(ioc, std::chrono::seconds(1));
  int count = 0;
  timer.async_wait(std::bind(&Print, std::placeholders::_1, &timer, &count));

  ioc.run();
  return 0;
}

调用 bind 时，使用了占位符（placeholder）std::placeholders::_1，print函数的第一个参数ec保留，而传入timer和count两个参数。数字占位符共有 9 个，_1 - _9。占位符也有很多种写法，这里就不详述了。

输出结果：每隔1s打印一次，3秒停止

0
1
2

1.3.3 Echo Server

Socket 也是一种 I/O 对象，这一点前面已经提及。相比于 timer，socket 更为常用，毕竟 Asio 是一个网络程序库。

下面以经典的 Echo 程序为例，实现一个 TCP Server。所谓 Echo，就是 Server 把 Client 发来的内容原封不动发回给 Client。

先从同步方式开始，异步太复杂，慢慢来。具体实现方式见二、三两部分。

二.同步请求 2.1 同步请求步骤

前面提到设计一个Echo Server，实现asio同步网络请求，同步请求的实现步骤如下：
（1）程序通过I/O对象启动连接操作：socket.connect(server_endpoint)；
（2）I/O对象(socket)将请求转发给io_context；
（3）io_context请求操作系统去执行连接操作；
（4）操作系统将操作结果返回给io_context；
（5）io_context将操作的（错误）结果转换成boost::system::error_code对象，并回传给I/O对象(socket)；
（6）如果操作失败，I/O对象抛出boost::system::system_error异常。如果是使用以下方式，则只设置错误码，不会抛出异常：

boost::system::error_code ec;
socket.connect(server_endpoint, ec);

2.2 同步请求方式下echo server设计

Session 代表会话，负责管理一个 client 的连接。参数 socket 传的是值，但是会用到 move 语义来避免拷贝。

echoserver.cpp：

#include 
#include 
#include 

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

// #define BUF_SIZE 1024
enum { BUF_SIZE = 1024 };

void Session(tcp::socket socket) 
{
   cout<<"客户端连接!"<
    while (true) {
      char data[BUF_SIZE]={0};

      boost::system::error_code ec;
      //将数据读取到data buffer中，读取到的实际数据长度为length
      std::size_t length = socket.read_some(boost::asio::buffer(data), ec);
      cout<<"接收到client发送的数据为: "<
        std::cout << "连接被 client 妥善的关闭了" << std::endl;
        break;
      } 
      else if (ec) 
      {
        // 其他错误
        throw boost::system::system_error(ec);
      }
      //将数据data[length]发送给client
      boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(data, length));
      cout<<"echo server发送数据完毕!"<
    std::cerr << "Exception: " <<  e.what() << std::endl;
  }
}

int main(int argc, char* argv[]) 
{
    if (argc != 2) 
    {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " " << std::endl;
        return 1;
    }
    unsigned short port = std::atoi(argv[1]);  //获取port值
    boost::asio::io_context ioc;        //定义io_context
    // 创建 Acceptor 侦听新的连接，endpoint socket: localhost:port
    tcp::acceptor acceptor(ioc, tcp::endpoint(tcp::v4(), port));
    try {
        // 一次处理一个连接
        while (true) {
            //client请求放在队列中，循环逐个处理，处理完继续阻塞
            Session(acceptor.accept());  //acceptor.accept()会生成tcp::socket对象
        }
    } 
    catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception: " <<  e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

其中，tcp 即 boost::asio::ip::tcp；BUF_SIZE 定义为 enum { BUF_SIZE = 1024 };。这些都是细节，后面的例子不再赘述。

编译：g++ echoserver.cpp -lpthread -std=c++11
执行：./a.out 12345 （其中12345为监听端口port）

因为 Client 部分还未实现，先用 netcat 测试一下：nc localhost 12345
建立与echoserver的连接，连接port=12345。

然后，client发送数据，server做echo处理：
server端输出结果为：

客户端连接!
接收到client发送的数据为: 11111
length=6
echo server发送数据完毕!
接收到client发送的数据为: 22222
length=6
echo server发送数据完毕!
接收到client发送的数据为: length=0
连接被 client 妥善的关闭了
客户端连接!
接收到client发送的数据为: zzzzzz
length=7
echo server发送数据完毕!

分析：一开始，server调用acceptor.accept()函数阻塞等待客户端连接，当有client连接后调用执行Session()函数，此时server会阻塞在socket.read_some()处，等待client发送数据，也就是说此时只能同时处理一个client连接，当此时若有另一个client发起连接，则会被记录在acceptor.accept()的等待队列中，当上一个client断开连接后会退出Session()函数，则会根据缓存队列中未处理的客户端重新调用Session()函数。总的来看：server通过acceptor.accept()接收client的请求并放在缓存队列中，然后循环逐个处理，全部处理完再继续阻塞。

以下几点需要注意：

tcp::acceptor 也是一种 I/O 对象，用来接收 TCP 连接，连接端口由 tcp::endpoint 指定。
数据 buffer 以 boost::array 表示，也可以用 char data[BUF_SIZE]，或 std::vector data(BUF_SIZE)。事实上，用 std::vector 是最推荐的，因为它不但可以动态调整大小，还支持 Buffer Debugging。
同步方式下，没有调用 io_context.run，因为 accept、read_some 和 write 都是阻塞的。这也意味着一次只能处理一个 Client 连接，但是可以连续 echo，除非 Client 断开连接。
写回数据时，没有直接调用 socket.write_some，因为它不能保证一次写完所有数据，但是 boost::asio::write 可以。我觉得这是 Asio 接口设计不周，应该提供 socket.write。
acceptor.accept 返回一个新的 socket 对象，利用 move 语义，直接就转移给了 Session 的参数，期间并没有拷贝开销。

2.3 同步请求方式下echo client设计

虽然用 netcat 测试 Echo Server 非常方便，但是自己动手写一个 Echo Client 仍然十分必要。还是先考虑同步方式。

首先通过 host 和 port 解析出 endpoints（对，是复数！）：

tcp::resolver resolver(ioc);
auto endpoints = resolver.resolve(tcp::v4(), host, port);

resolve 返回的 endpoints 类型为 tcp::resolver::results_type，代之以 auto 可以简化代码。类型推导应适当使用，至于连 int 都用 auto 就没有必要了。 host 和 port 通过命令行参数指定，比如 localhost 和 8080。

接着创建 socket，建立连接：

tcp::socket socket(ioc);    //创建一个io对象为socket，初始化参数为io_context
boost::asio::connect(socket, endpoints);   //连接到endpoints（server）

这里没有直接调用 socket.connect，因为 endpoints 可能会有多个，boost::asio::connect 会挨个尝试，逐一调用 socket.connect 直到连接成功。
其实这样说不太严谨，根据我的测试，resolve 在没有指定 protocol 时，确实会返回多个 endpoints，一个是 IPv6，一个是 IPv4。但是我们已经指定了 protocol 为 tcp::v4()：resolver.resolve(tcp::v4(), host, port)。所以，应该只有一个 endpoint。

接下来，从标准输入（std::cin）读一行数据，然后通过 boost::asio::write 发送给 echo server：

    char request[BUF_SIZE];
    std::size_t request_length = 0;
    do {
      std::cout << "Enter message: ";
      std::cin.getline(request, BUF_SIZE);
      request_length = std::strlen(request);
    } while (request_length == 0);
	//调用boost::asio::write函数将request buffer的内容发送给echo server
    boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(request, request_length));

do...while 是为了防止用户直接 Enter 导致输入为空(直接enter那么request_length=0，继续do循环)。boost::asio::write 是阻塞调用，发送完才返回。

从 Server 同步接收数据有两种方式：

使用 boost::asio::read（对应于 boost::asio::write）；知道确定的读取数据长度。
使用 socket.read_some。读到数据就返回，需要循环读取并知道读取长度。

两者的差别是，boost::asio::read 读到指定长度时，就会返回，你需要知道你想读多少；而 socket.read_some 一旦读到一些数据就会返回，所以必须放在循环里，然后手动判断是否已经读到想要的长度，否则无法退出循环。

下面分别是两种实现的代码：

使用 boost::asio::read：

    char reply[BUF_SIZE];
    std::size_t reply_length = boost::asio::read(
        socket,
        boost::asio::buffer(reply, request_length));

    std::cout.write(reply, reply_length);

使用 socket.read_some：

    std::size_t total_reply_length = 0;
    while (true) {
      std::array reply;
      std::size_t reply_length = socket.read_some(boost::asio::buffer(reply));

      std::cout.write(reply.data(), reply_length);

      total_reply_length += reply_length;
      if (total_reply_length >= request_length) {
        break;
      }
    }

不难看出，socket.read_some 用起来更为复杂。 Echo 程序的特殊之处就是，你可以假定 Server 会原封不动的把请求发回来，所以你知道 Client 要读多少。但是很多时候，我们不知道要读多少数据。所以，socket.read_some 反倒更为实用。

此外，在这个例子中，我们没有为各函数指定输出参数 boost::system::error_code，而是使用了异常，把整个代码块放在 try…catch 中。

try {
  // ...
} catch (const std::exception& e) {
  std::cerr << e.what() << std::endl;
}

Asio 的 API 基本都通过重载（overload），提供了 error_code 和 exception 两种错误处理方式。使用异常更易于错误处理，也可以简化代码，但是 try...catch 该包含多少代码，并不是那么明显，新手很容易误用，什么都往 try...catch 里放。

一般来说，异步方式下，使用 error_code 更方便一些。所以 complete handler 的参数都有 error_code。

整体代码设计如下：
echoclient.cpp：

#include 
#include 
#include 

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

#define BUF_SIZE 1024

int main(int argc, char* argv[]) 
{
  if (argc != 3) 
  {
      std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " "<< " " << std::endl;
      return 1;
  }
  boost::asio::io_context ioc;        //定义io_context
  tcp::resolver resolver(ioc);
  auto endpoints = resolver.resolve(tcp::v4(), argv[1], argv[2]);

  tcp::socket socket(ioc);    //创建一个io对象为socket，初始化参数为io_context

  try{
    boost::asio::connect(socket, endpoints);   //连接到endpoints（server）
    cout<<"connect success!"<
      std::cout << "Enter message: ";
      std::cin.getline(request, BUF_SIZE);
      request_length = std::strlen(request);
    } while (request_length == 0);

    //调用boost::asio::write函数将request buffer的内容发送给echo server
    boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(request, request_length));

    char reply[BUF_SIZE];
    //调用boost::asio::read函数从echo server读取特定长度(request_length)的数据
    std::size_t reply_length = boost::asio::read(socket,boost::asio::buffer(reply, request_length));
    std::cout.write(reply, reply_length);   //输出recv到的数据
  }
  catch (const std::exception& e) {
      std::cerr << "Exception: " <<  e.what() << std::endl;
  }

  return 0;
}

编译：g++ echoclient.cpp -o client -lpthread -std=c++11
client输出：

connect success!
Enter message: 1234235234gdsagfsd666
1234235234gdsagfsd66

server输出：

客户端连接!
接收到client发送的数据为: 1234235234gdsagfsd666length=21
echo server发送数据完毕!
接收到client发送的数据为: length=0
连接被 client 妥善的关闭了

三.异步请求 3.1 异步请求步骤

（1）程序通过I/O对象启动连接操作：socket.async_connect(server_endpoint, your_completion_handler)；其中your_completion_handler是一个函数（对象），原型：void your_completion_handler(const boost::system::error_code& ec);
（2）I/O对象将请求转发给io_context；
（3）io_context发信号给操作系统，告知它去开始一个异步的连接操作；一段时间过去… …注意，在同步的情形下，程序会一直等待连接操作完成，而异步则是先立即返回。
（4）连接操作完成时，操作系统把结果放在队列中；
（5）程序必须调用io_context::run()（或类似函数）以取得操作结果。一般在你刚启动第一个异步操作时就要调用run()；
io_context对象未停止（stopped()返回false）且还有未完成的操作时，run()会一直阻塞，否则直接返回。
我的理解（io_context对象未停止时）：如果当前有未完成的异步操作且队列为空，则需要等待，因此run()将阻塞（在Linux下借助pstack可知是阻塞于epoll_wait()或pthread_cond_wait()等）。操作系统完成某个异步操作后，把结果放到队列并通知应用程序。run()被“唤醒”，从队列中取出结果并调用相应的回调函数；如果当前没有未完成的异步操作且队列为空，表示所有异步操作已经完成，则run()将直接返回；当然，如果当前队列非空，则run()直接取出结果并调用回调函数。asio保证了回调函数只会被run()所在线程调用。因此，若没有run()，回调函数永远不会被调用。
（6）在run()中io_context将操作结果取出队列并翻译成error_code，然后传递给your_completion_handler。

3.2 异步请求echo server

异步方式下，困难在于对象的生命周期，可以用 shared_ptr 解决。
为了同时处理多个 Client 连接，需要保留每个连接的 socket 对象，于是抽象出一个表示连接会话的类，叫 Session：

class Session : public std::enable_shared_from_this {
public:
  Session(tcp::socket socket) : socket_(std::move(socket)) {
  }

  void Start() {
    DoRead();
  }

  void DoRead() {
    auto self(shared_from_this());   //增加引用计数
    socket_.async_read_some(
        boost::asio::buffer(buffer_),
        [this, self](boost::system::error_code ec, std::size_t length) {
          if (!ec) {
            DoWrite(length);
          }
        });
  }

  void DoWrite(std::size_t length) {
    auto self(shared_from_this());  //增加引用计数
    boost::asio::async_write(
        socket_,
        boost::asio::buffer(buffer_, length),
        [this, self](boost::system::error_code ec, std::size_t length) {
          if (!ec) {
            DoRead();
          }
        });
  }

private:
  tcp::socket socket_;
  std::array buffer_;
};

就代码风格来说，有以下几点需要注意：

优先使用 STL，比如 std::enable_shared_from_this，std::bind，std::array，等等。
定义 handler 时，尽量使用匿名函数（lambda 表达式）。
以 C++ std::size_t 替 C size_t。刚开始，你可能会不习惯，我也是这样，过了好久才慢慢拥抱 C++11 乃至 C++14。

Session 有两个成员变量，socket_ 与 Client 通信，buffer_ 是接收 Client 数据的缓存。只要 Session 对象在，socket 就在，连接就不断。Socket 对象是构造时传进来的，而且是通过 move 语义转移进来的：Session(tcp::socket socket)。

虽然还没看到 Session 对象是如何创建的，但可以肯定的是，它必须用 std::shared_ptr 进行封装，这样才能保证异步模式下对象的生命周期。

此外，在 Session::DoRead 和 Session::DoWrite 中，因为读写都是异步的，同样为了防止当前 Session 不被销毁（因为超出作用域），所以要增加它的引用计数，即 auto self(shared_from_this()); 这一句的作用。

至于读写的逻辑，基本上就是把 read_some 换成 async_read_some，把 write 换成 async_write，然后以匿名函数作为 completion handler。

接收 Client 连接的代码，提取出来，抽象成一个类 Server：

class Server {
public:
  Server(boost::asio::io_context& ioc, std::uint16_t port)
      : acceptor_(ioc, tcp::endpoint(tcp::v4(), port)) {
    DoAccept();
  }

private:
  void DoAccept() {
    acceptor_.async_accept(
        [this](boost::system::error_code ec, tcp::socket socket) {
          if (!ec) {
            std::make_shared(std::move(socket))->Start();
          }
          DoAccept();
        });
  }

private:
  tcp::acceptor acceptor_;
};

同样，async_accept 替换了 accept。async_accept 不再阻塞，DoAccept 即刻就会返回。为了保证 Session 对象继续存在，使用 std::shared_ptr 代替普通的栈对象，同时把新接收的 socket 对象转移过去。

最后是 main()：

int main(int argc, char* argv[]) {
  if (argc != 2) {
    std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " " << std::endl;
    return 1;
  }

  std::uint16_t port = std::atoi(argv[1]);

  boost::asio::io_context ioc;
  Server server(ioc, port);

  ioc.run();
  return 0;
}

完整程序，echoserver.cpp:

#include 
#include 
#include 
#include 

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

// #define BUF_SIZE 1024
enum { BUF_SIZE = 1024 };

//定义一个session，用来处理一个client发起的连接
class Session : public std::enable_shared_from_this 
{
public:
  //Session构造函数，初始化变量为tcp::socket对象
  Session(tcp::socket socket) : socket_(std::move(socket)) 
  {
    cout<
    cout<
    DoRead();
  }

  //异步读数据函数：从client中读取数据并放在Session对象的buffer中
  void DoRead() 
  {
    auto self(shared_from_this());   //增加引用计数

    //异步读数据，从client读取数据
    socket_.async_read_some(
        boost::asio::buffer(buffer_),  //将数据读到buffer中
        //采用函数对象（lambda表达式）作为handler函数
        [this, self](boost::system::error_code ec, std::size_t length) {
          if (!ec) {
            cout<<"recv from: "<
    auto self(shared_from_this());  //增加引用计数

    //异步写数据，发送数据给client
    boost::asio::async_write(
        socket_,     //1.socket
        boost::asio::buffer(buffer_, length),  //2.write buffer
        //3.handler:lambad表达式
        [this, self](boost::system::error_code ec, std::size_t length)  
        {
          if (!ec) {
            DoRead();
          }
        });
  }

private:
  tcp::socket socket_;                //连接的client socket
  //std::array buffer_; //数据读写的缓存buffer
  char buffer_[BUF_SIZE]; //数据读写的缓存buffer
};

//接收client数据，抽象成server处理
class Server 
{
public:
  //Server类构造函数：io_context,port
  Server(boost::asio::io_context& ioc, std::uint16_t port):acceptor_(ioc, tcp::endpoint(tcp::v4(), port)) 
  {
    DoAccept();   //异步accept函数处理
  }
private:
  //异步accept函数,不会阻塞
  void DoAccept()
  {
    //开启异步accept，不会阻塞
    acceptor_.async_accept(
        [this](boost::system::error_code ec, tcp::socket socket) {
          if (!ec) {
            //创建一个指向Session对象的指针，并使用move(socket)初始化该Session对象，并调用Start函数，执行Doread操作
            std::make_shared(std::move(socket))->Start(); 
          }
          //继续accept监听,此处很重要，如果没有那么只能接收一路连接，执行完之后就退出ioc.run，因此需要开启DoAccept继续监听其他请求
          DoAccept();     
        });
  }
private:
  tcp::acceptor acceptor_;
};


int main(int argc, char* argv[]) 
{
  if (argc != 2) 
  {
    std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " " << std::endl;
    return 1;
  }

  std::uint16_t port = std::atoi(argv[1]); //获取port值

  try{
      boost::asio::io_context ioc;   //定义io_context
      Server server(ioc, port);      //创建一个server对象

      cout<<"ioc.run start!"< 
    cout< 
3.3 异步请求echo client（客户端可以不采用异步方式） 
就 Client 来说，异步也许并非必要，除非想同时连接多个 Server。 
异步读写前面已经涉及，我们就先看 async_resolve 和 async_connect。 
首先，抽取出一个类 Client： 
class Client {
public:
  Client(boost::asio::io_context& ioc,const std::string& host, const std::string& port)
      : socket_(ioc), resolver_(ioc) {}

private:
  tcp::socket socket_;
  tcp::resolver resolver_;

  char cin_buf_[BUF_SIZE];
  std::array buf_;
};
 
resolver_ 是为了 async_resolve，作为成员变量，生命周期便得到了保证，不会因为函数结束而失效。 
下面来看 async_resolve 实现（代码在构造函数中）： 
Client(...) {
  resolver_.async_resolve(tcp::v4(), host, port,
                          std::bind(&Client::OnResolve, this,
                                    std::placeholders::_1,
                                    std::placeholders::_2));
}
 
async_resolve 的 handler： 
void OnResolve(boost::system::error_code ec,
               tcp::resolver::results_type endpoints) {
  if (ec) {
    std::cerr << "Resolve: " << ec.message() << std::endl;
  } else {
    boost::asio::async_connect(socket_, endpoints,
                               std::bind(&Client::OnConnect, this,
                                         std::placeholders::_1,
                                         std::placeholders::_2));
  }
}
 
async_connect 的 handler： 
void OnConnect(boost::system::error_code ec, tcp::endpoint endpoint) {
  if (ec) {
    std::cout << "Connect failed: " << ec.message() << std::endl;
    socket_.close();
  } else {
    DoWrite();
  }
}
 
连接成功后，调用 DoWrite，从标准输入读取一行数据，然后异步发送给 Server。 下面是异步读写相关的函数，一并给出： 
void DoWrite() {
  std::size_t len = 0;
  do {
    std::cout << "Enter message: ";
    std::cin.getline(cin_buf_, BUF_SIZE);
    len = strlen(cin_buf_);
  } while (len == 0);

  boost::asio::async_write(socket_,
                           boost::asio::buffer(cin_buf_, len),
                           std::bind(&Client::OnWrite, this,
                                     std::placeholders::_1));
}

void OnWrite(boost::system::error_code ec) {
  if (!ec) {
    std::cout << "Reply is: ";

    socket_.async_read_some(boost::asio::buffer(buf_),
                            std::bind(&Client::OnRead, this,
                                      std::placeholders::_1,
                                      std::placeholders::_2));
  }
}

void OnRead(boost::system::error_code ec, std::size_t length) {
  if (!ec) {
    std::cout.write(buf_.data(), length);
    std::cout << std::endl;
    // 如果想继续下一轮，可以在这里调用 DoWrite()。
  }
}
 
异步读写在异步 Server 那一节已经介绍过，这里就不再赘述了。 
最后是 main()： 
int main(int argc, char* argv[]) {
  if (argc != 3) {
    std::cerr << "Usage: " << argv[0] << "  " << std::endl;
    return 1;
  }

  const char* host = argv[1];
  const char* port = argv[2];

  boost::asio::io_context ioc;
  Client client(ioc, host, port);

  ioc.run();
  return 0;
}
 
至此，异步方式的 async Client 就算实现了，下面是client端完整程序： 
echoclient.cpp: 
#include 
#include 
#include 
#include 

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

#define BUF_SIZE 1024

class ClientAsync
{
	typedef ClientAsync this_type;
	typedef boost::asio::ip::tcp::endpoint endpoint_type;
	typedef boost::asio::ip::address address_type;
	typedef boost::asio::ip::tcp::socket socket_type;
	typedef boost::asio::io_context io_service_type;
	typedef boost::shared_ptr sock_ptr;
	typedef std::vector buffer_type;
private:
	io_service_type m_io;
	buffer_type m_buf;
	endpoint_type m_ept;
	socket_type sock;
public:
	ClientAsync():m_buf(100, 0),m_ept(address_type::from_string("127.0.0.1"), 12345),sock(m_io)
	{
		cout<<"ClientAsync构造函数调用!"<
		m_io.run( );
	}
 
	void Start()
	{
		cout<<"创建socket指针成功!"< if(ec)return;});

		std::cout << "connect server: " << sock.remote_endpoint().address()<<":"<     
			({               
       			 if (ec)                                          
           			 return;                        
    		}); 
			}  
		);
		cout<<"消息已发送,准备读取来自server的消息:"<
		if (ec)
			return;
		std::cout << &m_buf[0] << std::endl;
	}
};

//main主函数
int main(int argc, char** argv)
{
	try {
		std::cout << "client start..." << std::endl;
		ClientAsync client;
		client.Run( );
	}
	catch(std::exception except){
		std::cout << except.what() << std::endl;
	}
	getchar();
}
 
四. Some tips 
4.1 过时接口剔除 
在包含 Asio 头文件之前，定义宏 BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED，这样在编译时，Asio 就会剔除那些已经过时的接口。 
比如在最新的 Boost 1.66 中，io_service 已经改名为 io_context，如果没有 BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED，还是可以用 io_service 的，虽然那只是 io_context 的一个 typedef。 
BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED 可以保证你用的是最新修订的 API。长期来看，有便于代码的维护。何况，这些修订正是 Asio 进入标准库的前奏。 
#define BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED
#include "boost/asio/io_context.hpp"
#include "boost/asio/steady_timer.hpp"
...
 
4.2 尽量少包含头文件 
尽量不要直接包含大而全的 boost/asio.hpp。 这样做，是为了帮助自己记忆哪个类源于哪个具体的头文件，以及避免包含那些不必要的头文件。 
在实际项目中，在你自己的某个「头文件」里简单粗暴的包含 boost/asio.hpp 是很不妥的；当然，在你的「源文件」里包含 boost/asio.hpp 是可以接受的，毕竟实际项目依赖的东西比较多，很难搞清楚每一个定义源自哪里。 
4.3 Handler 签名问题 
虽然关于 Handler 的签名，文档里都有说明，但是直接定位到源码，更方便，也更精确。 
以 steady_timer.async_wait() 为例，在 IDE 里定位到 async_wait() 的定义，代码（片段）如下： 
  template 
  BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE(WaitHandler,
      void (boost::system::error_code))
  async_wait(BOOST_ASIO_MOVE_ARG(WaitHandler) handler)
  {
 
通过宏 BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE，WaitHandler 的签名一目了然。 
4.4 Handler 的 error_code 参数到底是不是引用？ 
其实，早期的版本应该是 const boost::system::error_code&，现在文档和代码注释里还有这么写的，估计是没来得及更新。 前面在说 Handler 签名时，已经看到 BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE 这个宏的提示作用，翻一翻 Asio 源码，error_code 其实都已经传值了。 
奇怪的是，即使你的 Handler 传 error_code 为引用，编译运行也都没有问题。 
void Print(const boost::system::error_code& ec) {
  std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}

int main() {
  boost::asio::io_context ioc;
  boost::asio::steady_timer timer(ioc, std::chrono::seconds(3));

  timer.async_wait(&Print);

  ioc.run();
  return 0;
}
 
4.5 Bind 占位符 
调用 bind 时，使用了占位符（placeholder），其实下面四种写法都可以： 
boost::bind(Print, boost::asio::placeholders::error, &timer, &count)
boost::bind(Print, boost::placeholders::_1, &timer, &count);
boost::bind(Print, _1, &timer, &count);
std::bind(Print, std::placeholders::_1, &timer, &count);
 
第四种，STL Bind，类似于 Boost Bind，只是没有声明 using namespace std::placeholders;。 
四种写法，推荐使用二或四。至于是用 Boost Bind 还是 STL Bind，没那么重要。 此外，数字占位符共有 9 个，_1 - _9。 
4.6 Server 也可以用 Resolver 
TCP Server 的 acceptor 一般是这样构造的： 
tcp::acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), port))
 
也就是说，指定 protocol (tcp::v4()) 和 port 就行了。 
但是，Asio 的 http 这个例子，确实用了 resolver，根据 IP 地址 resolve 出 endpoint： 
  tcp::resolver resolver(io_context_);

  tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve(address, port);

  tcp::endpoint endpoint = *endpoints.begin();

  acceptor_.open(endpoint.protocol());
  acceptor_.set_option(tcp::acceptor::reuse_address(true));
  acceptor_.bind(endpoint);
  acceptor_.listen();

  acceptor_.async_accept(...);
 
http 这个例子之所以这么写，主要是初始化 acceptor_ 时，还拿不到 endpoint，否则可以直接用下面这个构造函数： 
basic_socket_acceptor(boost::asio::io_context& io_context,
      const endpoint_type& endpoint, bool reuse_addr = true)
 
这个构造函数注释说它等价于下面这段代码： 
basic_socket_acceptor acceptor(io_context);
acceptor.open(endpoint.protocol());
if (reuse_addr)
  acceptor.set_option(socket_base::reuse_address(true));
acceptor.bind(endpoint);
acceptor.listen(listen_backlog);
 
下面是不同的 address 对应的 endpoints 结果（假定 port 都是 8080）： 
“localhost”: [::1]:8080, v6; [127.0.0.1]:8080, v4
“0.0.0.0”: 0.0.0.0:8080, v4
“0::0”: [::]:8080, v6
本机实际 IP 地址 (e.g., IPv4 “10.123.164.142”): 10.123.164.142:8080, v4。这时候，本机 client 无法通过 “localhost” 连接到这个 server，通过具体的 IP 地址则可以。
一个具体的非本机地址 (e.g., IPv4 “10.123.164.145”): exception: bind: The requested address is not valid in its context 
4.7 Move Acceptable Handler 
使用 acceptor.async_accept 时，发现了 Move Acceptable Handler。 
简单来说，async_accept 接受两种 AcceptHandler，直接看源码： 
  template 
  BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE(MoveAcceptHandler,
      void (boost::system::error_code, typename Protocol::socket))
  async_accept(BOOST_ASIO_MOVE_ARG(MoveAcceptHandler) handler)
 
  template 
  BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE(AcceptHandler,
      void (boost::system::error_code))
  async_accept(basic_socket& peer,
      BOOST_ASIO_MOVE_ARG(AcceptHandler) handler,
      typename enable_if::value>::type* = 0)
 
第一种是 MoveAcceptableHandler，它的第二个参数是新 accept 的 socket。 第二种是普通的 Handler，它的第一个参数是预先构造的 socket。 
对于 MoveAcceptableHandler，用 bind 行不通。比如给定： 
void Server::HandleAccept(boost::system::error_code ec,
                          boost::asio::ip::tcp::socket socket) {
}
 
std::bind 可以编译，boost::bind 则不行。 
  // std::bind 可以，boost::bind 不可以。
  acceptor_.async_accept(std::bind(&Server::HandleAccept,
                                   this,
                                   std::placeholders::_1,
                                   std::placeholders::_2));
 
结论是，对于 Move Acceptable Handler，不要用 bind，直接用 lambda 表达式： 
void DoAccept() {
  acceptor_.async_accept(
    [this](boost::system::error_code ec, boost::asio::ip::tcp::socket socket) {
    // Check whether the server was stopped by a signal before this
    // completion handler had a chance to run.
    if (!acceptor_.is_open()) {
      return;
    }

    if (!ec) {
      connection_manager_.Start(
        std::make_shared(std::move(socket),
        connection_manager_,
        request_handler_));
    }

    DoAccept();
  });
}  
 
参考：
 https://github.com/sprinfall/boost-asio-study/blob/master/Tutorial_zh-CN.md
 https://github.com/sprinfall/boost-asio study/blob/master/Asio_Tips_And_Notes_zh-CN.md

基于boost asio实现c++网络编程

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