Boost.Asio 同步读写及客户端 - 服务器实现详解

Boost.Asio 同步读写及客户端 – 服务器实现详解

参考文献

一、引言

Boost.Asio作为一个强大的跨平台网络编程库，为开发者提供了丰富的网络操作接口。在之前的学习中，我们已接触到其同步读写的API函数，本文将在此基础上，深入探讨如何运用这些API构建一个完整且能实际运行的客户端与服务器示例，且双方均采用阻塞式的同步读写方式来实现通信。

二、客户端设计

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
using namespace std;
using namespace boost::asio::ip;
const int MAX_LENGTH = 1024;

int main() {
try {
// 1. 初始化Boost.Asio的核心对象io_context，它为后续的网络操作提供运行环境
boost::asio::io_context ioc;

// 2. 构建远程服务器的endpoint，明确通信目标的IP与端口，这里以本地回环地址127.0.0.1及端口10086为例
tcp::endpoint remote_ep(address::from_string("127.0.0.1"), 10086);

// 3. 创建用于网络通信的socket对象，绑定到之前创建的io_context
tcp::socket sock(ioc);

// 4. 向服务器发起连接请求，并通过error_code检查连接结果
boost::system::error_code error = boost::asio::error::host_not_found;
sock.connect(remote_ep, error);

// 若连接失败，输出错误详情并终止程序
if (error) {
cout << "连接失败，错误代码: " << error.value() << " 错误信息: " << error.message() << endl;
return 0;
}

// 5. 提示用户输入要发送给服务器的消息
std::cout << "请输入消息: ";
char request[MAX_LENGTH];
std::cin.getline(request, MAX_LENGTH);

// 6. 计算输入消息的长度，并通过Boost.Asio的write函数将消息发送至服务器
size_t request_length = strlen(request);
boost::asio::write(sock, boost::asio::buffer(request, request_length));

// 7. 准备接收服务器的回复，利用read函数从socket读取数据至reply缓冲区
char reply[MAX_LENGTH];
size_t reply_length = boost::asio::read(sock,
boost::asio::buffer(reply, request_length));

// 8. 输出服务器的回复内容
std::cout << "服务器回复: ";
std::cout.write(reply, reply_length);
std::cout << "\\n";
}
catch (std::exception& e) {
// 捕获并处理任何可能出现的异常，输出错误信息
std::cerr << "发生异常: " << e.what() << endl;
}

return 0;
}

三、服务器设计

服务器端的设计相对复杂，主要由两个关键函数协同完成工作。

void session(std::shared_ptr<tcp::socket> sock) {
try {
for (;;) {
char data[MAX_LENGTH];
memset(data, '\\0', MAX_LENGTH); // 初始化缓冲区，确保数据干净

// 从客户端socket读取数据，同时关注可能出现的错误
boost::system::error_code error;
size_t length = sock->read_some(boost::asio::buffer(data, MAX_LENGTH), error);

// 根据不同的错误情况进行相应处理
if (error == boost::asio::error::eof) {
std::cout << "连接被客户端关闭" << endl;
break;
} else if (error) {
throw boost::system::system_error(error);
}

// 打印客户端连接信息及发送的消息
std::cout << "收到来自 " << sock->remote_endpoint().address().to_string() << " 的消息" << endl;
std::cout << "消息内容: " << data << endl;

// 将接收到的消息原样回传给客户端
boost::asio::write(*sock, boost::asio::buffer(data, length));
}
}
catch (std::exception& e) {
// 捕获并处理线程内出现的异常，输出错误详情
std::cerr << "线程中发生异常: " << e.what() << "\\n" << std::endl;
}
}

void server(boost::asio::io_context& io_context, unsigned short port) {
// 创建acceptor，用于监听指定端口的客户端连接
tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), port));

for (;;) {
// 为新连接创建socket对象
std::shared_ptr<tcp::socket> socket(new tcp::socket(io_context));
acceptor.accept(*socket); // 接受客户端连接

// 为每个连接创建独立线程处理通信，分离线程以独立运行
auto t = std::make_shared<std::thread>(session, socket);
t->detach();
}
}

四、同步读写的特性剖析

五、改进方向展望

为克服同步读写的固有缺陷，引入异步读写模式成为必然选择：