boost.asio系列——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。

客户端

客户端的代码如下：

    #include <iostream>
    #include <boost/array.hpp>
    #include <boost/asio.hpp>

    using boost::asio::ip::tcp;

    int main(int argc, char* argv[])
    {
        try
        {
            boost::asio::io_service io_service;
            tcp::endpoint end_point(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 3200);

            tcp::socketsocket(io_service);
            socket.connect(end_point);

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

                size_t len = socket.read_some(boost::asio::buffer(buf), error);

                if (error == boost::asio::error::eof)
                    break; // Connection closed cleanly by peer.
                else if (error)
                    throw boost::system::system_error(error); // Some other error.

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

        return 0;
    }

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：

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

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

    int main()
    {
        try
        {
            asio::io_service io_service;
            tcp::acceptor acceptor(io_service, tcp::endpoint(tcp::v4(), 3200));

            for (;;)
            {
                tcp::socket socket(io_service);
                acceptor.accept(socket);

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

                system::error_code ignored_error;
                socket.write_some(asio::buffer(message), ignored_error);
            }
        }
        catch (std::exception& e)
        {
            std::cerr << e.what() << std::endl;
        }

        return 0;
    }

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

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：

    #include <ctime>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <memory>
    #include <functional>
    #include <boost/asio.hpp>

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

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

        auto callback = [=](const boost::system::error_code& err ,size_t size)
        {
            if ((int)size == message->length())
                cout << "write completed" << endl;
        };

        client->async_send(boost::asio::buffer(*message), callback);
    }

    typedef function<void (const boost::system::error_code&)> accept_callback;
    void start_accept(tcp::acceptor& server)
    {
        shared_ptr<tcp::socket> client(new tcp::socket(server.get_io_service()));
        accept_callback callback = [&server, client](const boost::system::error_code& error)
            {
                if (!error)
                    process_client(client);

                start_accept(server);
            };

        server.async_accept(*client, callback);
    }

    int main()
    {
        try
        {
            boost::asio::io_service io_service;
            tcp::acceptor acceptor(io_service, tcp::endpoint(tcp::v4(), 3200));
            start_accept(acceptor);
            io_service.run();
        }
        catch (std::exception& e)
        {
            std::cerr << e.what() << std::endl;
        }
        return 0;
    }

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。