1_2_常用类

简介

Asio常用的类

Asio asio::io_context 详解

asio::io_context 是 Boost.Asio 库（也是 C++ 标准库中的一部分，自 C++17 起）中的核心类之一。它是实现异步 I/O 操作的关键部分，用于驱动异步事件处理。

作用：

提供 I/O 上下文： io_context 对象是异步操作的执行上下文，用于管理异步操作、事件处理、任务队列和事件循环。
事件驱动： 通过 io_context，可以注册异步操作（如套接字操作、定时器事件等），io_context 将在合适的时机进行调度、执行和完成这些异步操作。

主要功能和方法：

run()： 开始 io_context 上的事件循环，处理已注册的所有异步操作，直到所有操作完成或 io_context 被停止。
stop()： 停止 io_context 上的事件循环。停止后，run() 函数将在处理完当前已注册的操作后立即返回。
poll()： 执行 io_context 上的事件循环，但仅处理当前可立即完成的操作，然后立即返回。
restart()： 重新启动已经停止的 io_context。

示例：

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

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;

    // 创建一个定时器
    boost::asio::steady_timer timer(io_context, boost::asio::chrono::seconds(5));

    // 异步等待定时器完成
    timer.async_wait([](const boost::system::error_code& ec) {
        if (!ec) {
            std::cout << "Timer expired!" << std::endl;
        }
    });

    // 运行 io_context 上的事件循环，直到所有操作完成
    io_context.run();

    return 0;
}

在上述示例中，io_context 用于驱动异步操作（这里是一个定时器异步等待）。通过调用 run() 方法，io_context 开始处理已注册的异步操作，并在完成所有操作或者遇到停止指令时返回。

io_context 是 Boost.Asio 中非常重要的一个类，它为异步操作提供了执行环境，能够有效地管理和调度异步事件，是异步编程的核心。

Asio asio::thread_pool 详解

asio::thread_pool 是 Boost.Asio 库中的一个类，它提供了一个线程池，用于管理和执行异步操作。线程池是一种用于管理线程的技术，它可以预先创建一组线程，以便在需要时执行任务或处理异步操作。

主要作用：

管理线程： asio::thread_pool 提供了线程池，可用于执行异步操作，避免了频繁创建和销毁线程的开销。
处理异步操作： 可以将异步操作（如定时器、套接字操作等）提交给线程池，线程池会自动将其分配到可用的线程上执行。

主要方法和功能：

asio::thread_pool(size_t num_threads) 构造函数： 创建具有指定数量线程的线程池。
~thread_pool() 析构函数： 销毁线程池，等待所有线程执行完毕并释放资源。
submit(Function && function)： 提交任务到线程池，执行 function 函数。
stop()： 停止线程池，不再接受新的任务，等待所有任务执行完毕后销毁线程池。
join()： 阻塞等待线程池中的所有任务执行完成。
notify_one() 和 notify_all()： 用于唤醒正在等待的线程。

示例：

#include <iostream>
#include <boost/asio/thread_pool.hpp>
#include <boost/asio/post.hpp>

void task() {
    std::cout << "Task executed in thread: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

int main() {
    boost::asio::thread_pool pool(4); // 创建有4个线程的线程池

    // 提交任务到线程池
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        boost::asio::post(pool, task);
    }

    // 等待所有任务完成
    pool.join();

    return 0;
}

在上述示例中，创建了一个具有 4 个线程的线程池 pool，然后向线程池提交了 8 个任务。这些任务会被线程池中的线程异步执行。最后，调用 pool.join() 阻塞等待所有任务执行完成。

asio::thread_pool 提供了一种有效地管理和执行异步操作的方式，避免了线程频繁创建和销毁的开销，并提高了异步操作的执行效率。

Asio asio::ip::tcp::socket 详解

asio::ip::tcp::socket 是 Boost.Asio 库中用于 TCP 协议的套接字类，用于在 C++ 中进行 TCP 网络通信。

主要作用：

实现 TCP 客户端和服务器： asio::ip::tcp::socket 允许 C++ 应用程序创建 TCP 客户端或服务器套接字，并进行数据传输。

主要方法和功能：

constructor 构造函数： 创建 TCP 套接字。
open()： 打开套接字。
close()： 关闭套接字。
connect()： 用于客户端，连接到远程服务器。
async_connect()： 异步连接到远程服务器。
bind()： 将套接字与本地端口或地址绑定。
async_bind()： 异步绑定套接字。
listen()： 在服务器上监听传入连接请求。
accept()： 接受传入的连接请求。
async_accept()： 异步接受传入的连接请求。
read_some() 和 write_some()： 同步读取和写入数据。
async_read_some() 和 async_write_some()： 异步读取和写入数据。
shutdown()： 关闭套接字的输入、输出或全部流。

示例（简化的服务器端）：

下面是一个简化的 Boost.Asio TCP 服务器端示例，展示了如何使用 asio::ip::tcp::socket 接受连接和读取数据：

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

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

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;
    tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 8080));

    while (true) {
        tcp::socket socket(io_context);
        acceptor.accept(socket);

        std::array<char, 128> buffer;
        boost::system::error_code error;

        // 读取数据
        size_t len = socket.read_some(boost::asio::buffer(buffer), error);
        if (error == boost::asio::error::eof) {
            std::cout << "Connection closed by peer." << std::endl;
        } else if (error) {
            std::cerr << "Error: " << error.message() << std::endl;
        } else {
            std::cout << "Received data: " << std::string(buffer.data(), len) << std::endl;
        }
    }

    return 0;
}

asio::ip::tcp::socket 是 Boost.Asio 中用于 TCP 通信的关键类之一，提供了处理 TCP 套接字的方法和功能，可以用于创建 TCP 客户端或服务器，并进行数据的读写操作。

Asio asio::steady_timer详解

asio::steady_timer 是 Boost.Asio 库中的一个定时器类，用于在指定时间点执行或触发操作。

主要作用：

定时触发事件： asio::steady_timer 用于创建定时器对象，可以在设定的时间点之后触发回调函数。

主要方法和功能：

constructor 构造函数： 创建定时器对象。
expires_at() 和 expires_from_now()： 分别设置定时器的到期时间和到期时刻的相对偏移量。
async_wait()： 异步等待定时器触发。可以向定时器对象提交一个回调函数，在指定时间点触发回调。
cancel()： 取消定时器，终止尚未触发的操作。
wait()： 阻塞等待定时器触发。

示例：

下面是一个简单的 Boost.Asio 定时器示例，演示了 asio::steady_timer 的基本用法：

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

void timer_handler(const boost::system::error_code& ec) {
    if (!ec) {
        std::cout << "Timer expired!" << std::endl;
    }
}

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;
    boost::asio::steady_timer timer(io_context, boost::asio::chrono::seconds(5));

    // 异步等待定时器触发，并指定回调函数
    timer.async_wait(timer_handler);

    // 运行 io_context 上的事件循环
    io_context.run();

    return 0;
}

在上述示例中，创建了一个 asio::steady_timer 对象 timer，设置定时器在 5 秒后触发。然后使用 timer.async_wait() 异步等待定时器的触发，并指定了一个回调函数 timer_handler。最后，调用 io_context.run() 运行事件循环，等待定时器触发并执行回调函数。

asio::steady_timer 类是 Boost.Asio 中用于管理定时器的重要类之一，允许程序在指定的时间点执行特定操作，通常用于实现定时任务、超时控制等功能。