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boost.asio

news 来源：原创 2025/7/16 15:56:36

as（async）:异步

同步io：

reactor (非阻塞)（需要注册一次，在等待消息时可以干别的事）阻塞io网络模型

接口：read\accept\connect\write 接口返回时，io完成

异步io：

iocp （多次投递请求，给菜鸟驿站篮子，让菜鸟驿站把篮子和货物一起送过来）

接口上：WSARecv\AcceptEc\ConnectEx\WSASend 接口返回时，io并未完成

工作中的运用，基于抽象的模型解决问题：

两个命名空间：

boost::aiso

提供核心类以及重要函数

io_context(io上下文)：相当于reactor中的对象，相当于windows中IOCP对象

iocp：1.创建一个具体的socket 2.创建一个完成端口，socker绑定在完成端口上

boost::aiso ：如果socket要异步处理io,必须把socket跟io_context进行绑定

reactor : epoll 检测就绪非阻塞 io : 操作io(事件循环中处理)

重要函数：

封装的：同步io函数：posix api类似标准api：connect accept read_some write_some

异步io函数: api async_connect async_accept async_read_some async_write_some

boost::asio::ip 使用这个命名空间操作协议栈

1.ip地址的封装 ip地址： ip::address

端点： ip::tcp::endpoint \ ip::udp::endpoint

服务端绑定：IP port 1.ipv4/ipv6 2.tcp/udp 3.给定具体的端口

socket: ip::tcp::socket ip::udp::socket

套接字控制： set_option 设置套接字属性

get_option

io_control 在套接字上执行io指令

cmake 来构建boost.asio应用

boost::system

同步io函数：抛异常获取错误码

connect(socket,boost::system::error_code err)

异步io函数： buffer（篮子）boost::asio::buffer

回调函数：

异步读取数据 :准备一个篮子，如果操作系统帮我们把这个数据都出来后，并且填充到里面后，会回调函数：没出错的话：会告诉你往这个篮子放了多长的数据，出错了的话：error可以告诉我们没有读取到数据的原因

篮子就是回调函数，在数据传输完成后会自动触发

async_read_some(buffer(data,lenght)),[](boost::system::error_code err,size_t transferedBytes){

};

创建文件后，根目录是CMakeLists.txt 里面的project相当于解决方案的名字.sln

boost都是以头文件来提供库 #include "asio.h" #include <boost/asio.hpp>

using namespace boost::asio;

using namespace boost::asio::ip;

io_context相当于reactor对象也相当于一个iocp的对象 io_ctx.run()相当于react中的事件循环，相当于iocp当中的不断地阻塞，等待，完成通知

事件循环：先注册一个事件后，会有不断地事件循环，检测io就绪之后再去操作io

iocp中先投递一个请求到iocp中，iocp会去帮我们完成，然后通知另外一个线程（这个线程就是一个死循环，不断地从iocp这个完成队列当中取出完成事件）

最开始学习网络编程的思路：

server:首先创建一个socket,是一个listensocket，主要目的是用来接受客户端的连接，bind绑定一个具体的地址，listen用于监听，监听完之后既可以用于接受连接

不同的网络模型，这里的流程都是一摸一样的

boost.asio直接封装了一个对象，这个对象就是acceptor,直接用一个对象进行封装了，acceptor本质上而言是一个socket，所有的socket必须要绑定io_context,否则不能在它的基础上展开异步操作

在这个编程的过程中我们需要进行一个封装，直接使用这个acceptor不太好处理，因为我们在这里接下来会有异步操作，接着又要投递异步操作。对于异步操作而言，虽然io操作不是我们自己的，不是在用户态完成的，但是需要投递一次，完成一次，不是像rector网络编程，他是注册一次，未来只要有数据它就通知你。异步编程或者是boost.asio不会这么灵敏，必须要你投递才会去完成你的事情，否则是不会动的，因为要反复投递，直接用这个对象封装是不太好的。直接去封装一个server,作用是不断接受客户端的连接

//智能指针
include <memory>//因为要反复进行投递，所以我们要封装一个对象class Session:public std::enable_sharder_from_this<Session >
{
public::Session(tcp::socket sock) socket_move(sock）)//链接不能拷贝复制，把socket里面的系统资源移动到这个Session里面的socket上面，移动完后，这个sock就会被析构{}
哪些操作：void Start（）{
//开始读数据
do_read();
private:void do_close(){boost::system::error_code err;
socket_.close(err);
}  }void do_read(){auto self(shared_from_this())
//不断地异步的去读数据
socket_async_read_some(buffer(readBuffer_,max_packet_len),//后面是具体的回调函数[this,self](boost::system::error_code err,size_t transfered){if(err){do close;return;} //希望回调函数调用时，这个socket_依然存在，则使用智能指针do_read();});void do_write(){auto self(shared_from_this())socket_async_read_some(buffer(readBuffer_,max_packet_len),[this,self](boost::system::error_code,size_t transfered)
{if(err){
do_close();
return ;
}
do_read();
}
}}
}
private:tcp::socket socket_;enum  readBuffer_{max_packet_len=1024};};//不断接收客户端的连接
class Server{
public:server(io_context，short port) :acceptor_(io_ctx,tcp::endpoint(tcp::v4(),port))
{//这当中应该要不断地投递出异步请求
}
private:void do_accept(){acceptor_.async.accept([this](boost::system::error_code err,tcp::socket sock){//在这里进行判断是否出现错误，如果没有出现错误，我们就接受了一条新的连接，那我们就需要构建连接，继续进行封装,本来直接在这个sock上抛出异步读数据的请求，进行网络编程，当我们接收到一个客户端的连接之后，要循环往复在这个连接上读数据写数据，一直到这条连接断开为止，所以要基于这个sock反复地去投递不同地读请求或者是写请求 ，所以給这个sock也封装一个对象if（！err）
{std::make_shared<Session>(sock)->Start();
}})
//第一个参数是一个具体的回调函数，直接给一个回调函数就行了
//第二个参数接受具体的连接，它会直接帮我们构建一个socket
}
//构造函数，server中只有一个变量acceptor_，所以需要
//把io_context传进去，否则构造不会成功，在acceptor上抛异步请求，
//必须要有一个io_context,这个iocontext是我们这个boost.asio命名空间中帮我们构建的
//作为服务端还需要绑定一个端口port
private:tcp::acceptor acceptor_;//不断地抛接收连接的请求};

网络模型可分为以下两大类：

阻塞/同步模型
- 线程阻塞等待IO操作完成
- 典型代表：传统阻塞IO模型
- 问题：线程资源消耗大，扩展性差
非阻塞/异步模型
- Reactor模式：同步非阻塞+事件驱动
- Proactor模式：异步IO+事件驱动
- 特点：高并发、资源利用率高

Boost.Asio

设计特点：
- 跨平台抽象（Windows用IOCP，Linux用epoll）
- Proactor模式接口，Reactor模式实现（Linux）
- 支持协程（C++20后）