Asio實現TCP套接字通信

1. boost::asio介紹：

       （1）Boost.Asio是一個跨平台的、主要用於網絡和其他一些底層輸入/輸出編程的C++庫。Boost.Asio在網絡通信抽象了IO概念，可以用它進行同步或者異步的IO網絡編程。Boost.Asio可以在大多數操作系統上使用，能同時支持數千個並發的連接。

       （2）Asio可以進行異步網絡編程，其采用前攝器模式實現異步IO，不需要多線程和鎖機制（避免了競爭和死鎖）。它內部封裝了select、kqueue、poll/epoll、overlappedIO等機制。

       （3）io_service是asio庫的異步處理處理機制（類似epoll），它負責與操作系統交互，通過調用其run()函數來等待所有的異步操作完成，並為每一個異步操作調用其handler回調函數。它必須先初始化，

       （4）Asio工作在同步模式：程序發起IO操作請求，隨即向IO_service提交請求，由IO_service將請求轉交給內核，之后阻塞等待IO操作完成。IO操作完成后由內核通知IO_service，IO_service將結果交給程序。

              Asio工作在異步模式：程序發起IO操作請求，隨即向IO_service提交請求，由IO_service將請求轉發給內核，同時注冊handler回調函數，之后立即返回。IO_service的run函數將等待IO操作完成，完成后從內核取回結果並調用handler函數。    

 

2. boost::asio有關網絡通信的API：

（1）IP地址類：

• p::address(v4_or_v6_address)：把一個ipv4或者ipv6地址轉換成ip::address
• ip::address::from_string(str)：根據一個IPv4地址（.隔開）或者一個IPv6地址（十六進制）創建一個地址。
• ip::address::to_string() ：返回這個地址的字符串。

（2）端點類：

• endpoint(protocol, port)：創建可以接受新連接的Server端點。
• endpoint(addr, port)：創建一個連接到某個地址和端口的Client端點。

（3）套接字類：

　　socket類可以創建一個相應的socket，而且總是在構造的時候傳入io_service實例：

io_service ios;
ip::tcp::socket sock(ios);

（4）socket類的常用方法：

TCP連接相關

• open(protocol)：用給定的IP協議（v4或者v6）打開一個socket。主要用在UDP客戶端 或者 服務端socket
• bind(endpoint)：將套接字綁定到一個地址和端口
• connect(endpoint)：Client用同步的方式連接到Server
• async_connect(endpoint, handler)：Client用異步的方式連接到Server，連接成功后，調用handler回調函數。
• close()：這個函數用來關閉套接字。

TCP讀寫相關

• async_read_some(buffer,handler)：從套接字異步接收數據。接收完成后，調用handler回調函數。
• async_write_some(buffer, handler)：異步發送緩沖區數據到套接字。發送完成后，調用handler回調函數。
• read_some(buffer)：同步地從所給的緩沖區讀取數據。在讀完所有數據或者錯誤出現之前，這個函數都是阻塞的。
• write_some(buffer)：同步地發送緩沖區的數據。在所有數據發送成功或者出現錯誤之前，這個函數都是阻塞的。

其他方法

• local_endpoint()：這個方法返回套接字本地連接的地址。
• remote_endpoint()：這個方法返回套接字連接到的遠程地址。
• non_blocking()：如果套接字是非阻塞的，這個方法返回true，否則false。

（ ps：為了使socket和緩沖區（read或者write）在整個異步操作的生命周期中一直活動，需要采取特殊的防護措施。連接類需要繼承自enabled_shared_from_this，然后在內部保存它需要的緩沖區，而且每次異步調用都要傳遞一個智能指針給this操作。）

 

3. 使用boost::asio實現TCP客戶端和服務器端：

 以下代碼轉自 http://www.cnblogs.com/jiayayao/p/6262771.html

（1）Server端：

#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/asio/placeholders.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <boost/bind/bind.hpp>
#include "stdafx.h"

using namespace boost::asio;
using namespace std;
typedef boost::shared_ptr<ip::tcp::socket> sock_ptr;

class server
{
private:
    io_service m_io;
    ip::tcp::acceptor m_acceptor;

public:
    server() : m_acceptor(m_io, ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(), 6688))
    { accept(); }

    void run(){ m_io.run();}

    void accept()
    {
        sock_ptr sock(new ip::tcp::socket(m_io));
        m_acceptor.async_accept(*sock, boost::bind(&server::accept_handler, this, boost::asio::placeholders::error, sock));
    }

    void accept_handler(const boost::system::error_code& ec, sock_ptr sock)
    {
        if (ec)
        { 
            return; 
        }
        cout<<"Client:";
        cout<<sock->remote_endpoint().address()<<endl;
        sock->async_write_some(buffer("hello asio"), boost::bind(&server::write_handler, this, boost::asio::placeholders::error));
        // 發送完畢后繼續監聽，否則io_service將認為沒有事件處理而結束運行 
        accept();
}

    void write_handler(const boost::system::error_code&ec)
    {
        cout<<"send msg complete"<<endl;
    }
};

int main()
{
    try
    {
        cout<<"Server start."<<endl;
        server srv;
        srv.run();
    }
    catch (std::exception &e)
    {
        cout<<e.what()<<endl;
    }
    return 0;
}

 

（2）Client端：

#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/asio/placeholders.hpp>
#include <boost/system/error_code.hpp>
#include <boost/bind/bind.hpp>
#include "stdafx.h"

using namespace boost::asio;
using namespace std;

typedef boost::shared_ptr<ip::tcp::socket> sock_ptr;
typedef vector<char> buffer_type;

class client
{

private:
    io_service m_io;
    buffer_type m_buf;
    ip::tcp::endpoint m_ep;
public:
    client(): m_buf(100, 0),  m_ep(ip::address::from_string("127.0.0.1"), 6688)
    { start(); }

    void run()
    { m_io.run();}

    void start()
    {
        sock_ptr sock(new ip::tcp::socket(m_io));
        sock->async_connect(m_ep, boost::bind(&client::conn_handler, this, boost::asio::placeholders::error,     sock));
    }

    void conn_handler(const boost::system::error_code&ec, ip::tcp::socket sock)
    {
        if (ec)
        {return;}
        cout<<"Receive from "<<sock->remote_endpoint().address()<<": "<<endl;
        sock->async_read_some(buffer(m_buf), boost::bind(&client::read_handler, this, boost::asio::placeholders::error, sock));
    }

    void read_handler(const boost::system::error_code&ec, ip::tcp::socket sock)
    {
        if (ec)
        {return;}
        sock->async_read_some(buffer(m_buf), boost::bind(&client::read_handler, this, boost::asio::placeholders::error, sock));
        cout<<&m_buf[0]<<endl;
    }
};

int main()
{
    try
    {
        cout<<"Client start."<<endl;
        client cli;
        cli.run();
    }
    catch (std::exception &e)
    {
        cout<<e.what()<<endl;
    }
    return 0;
}