PS:至此终于完成了Boost.Asio C++ network programming一书的翻译,这是我人生第一本完整翻译的书,从开始的磕磕绊绊,到最后小有心得,我收获很多。我将把这个系列的博客进行整理和校对,希望有兴趣的人可以帮我一起,来给大家提供更好更专业的阅读体验。
句柄追踪信息到文件
默认情况下,句柄的追踪信息被输出到标准错误流(相当于std::cerr)。你想把输出重定向到其他地方的可能性是非常高的。对于控制台应用,输出和错误输出都被默认输出到相同的地方,也就是控制台。但是对于一个windows(非命令行)应用来说,默认的错误流是null。
你可以通过命令行把错误输出重定向,比如:
some_application 2>err.txt
或者,如果你不是很懒,你可以代码实现,就像下面的代码片段:
// 对于Windows HANDLE h = CreateFile("err.txt", GENERIC_WRITE, 0, 0, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL , 0); SetStdHandle(STD_ERROR_HANDLE, h); // 对于Unix int err_file = open("err.txt", O_WRONLY); dup2(err_file, STDERR_FILENO);
SSL
Boost.Asio提供了一些支持基本SSL的类。它在后台使用OpenSSL,所以,如果你想使用SSL,首先从www.openssl.org下载OpenSSL然后构建它。你需要注意,构建OpenSSL通常来说不是一个简单的任务,尤其是你没有一个常用的编译器,比如Visual Studio。
假如你成功构建了OpenSSL,Boost.Asio就会有一些围绕它的封装类:
- ssl::stream:它代替ip:<protocol>::socket来告诉你用什么
- ssl::context:这是给第一次握手用的上下文
- ssl::rfc2818_verification:使用这个类可以根据RFC 2818协议非常简单地通过证书认证一个主机名
首先,你创建和初始化SSL上下文,然后使用这个上下文打开一个连接到指定远程主机的socket,然后做SSL握手。握手一结束,你就可以使用
Boost.Asio的read*/write*等自由函数。
下面是一个连接到Yahoo!的HTTPS客户端例子:
-
#include <boost/asio.hpp> #include <boost/asio/ssl.hpp> using namespace boost::asio; io_service service;
int main(int argc, char* argv[]) {
typedef ssl::stream<ip::tcp::socket> ssl_socket;
ssl::context ctx(ssl::context::sslv23); ctx.set_default_verify_paths();
// 打开一个到指定主机的SSL socket
io_service service; ssl_socket sock(service, ctx);
ip::tcp::resolver resolver(service); std::string host = "www.yahoo.com"; ip::tcp::resolver::query query(host, "https"); connect(sock.lowest_layer(), resolver.resolve(query)); // SSL 握手 sock.set_verify_mode(ssl::verify_none); sock.set_verify_callback(ssl::rfc2818_verification(host)); sock.handshake(ssl_socket::client);
std::string req = "GET /index.html HTTP/1.0\r\nHost: " + host + "\r\nAccept: */*\r\nConnection: close\r\n\r\n";
write(sock, buffer(req.c_str(), req.length())); char buff[512]; boost::system::error_code ec; while ( !ec) {
int bytes = read(sock, buffer(buff), ec);
std::cout << std::string(buff, bytes); }
}
第一行能很好的自释。当你连接到远程主机,你使用sock.lowest_layer(),也就是说,你使用底层的socket(因为ssl::stream紧紧是一个封装)。接下来三行进行了握手。握手一结束,你使用Booat.Asio的write()方法做了一个HTTP请求,然后读取(read())所有进来的自己。
当实现SSL服务端的时候,事情会变的有点复杂。Boost.Asio有一个SSL服务端的例子,你可以在boost/libs/asio/example/ssl/server.cpp中找到。
Boost.Asio的Windows特性
接下来的特性只在Windows操作系统中实现
流处理
Boost.Asio允许你在一个Windows句柄上创建封装,这样你就可以使用大部分的自由函数,比如read(),read_until(),write(),async_read(),async_read_until()和async_write()。下面告诉你如何从一个文件读取一行:
HANDLE file = ::CreateFile("readme.txt", GENERIC_READ, 0, 0, OPEN_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, 0);
windows::stream_handle h(service, file); streambuf buf; int bytes = read_until(h, buf, ‘\n‘); std::istream in(&buf);
std::string line; std::getline(in, line); std::cout << line << std::endl;
stream_handle类只有在I/O完成处理端口在使用中才有效(这是默认情况)。如果情况满足,BOOST_ASIO_HAS_WINDOWS_STREAM_HANDLE就被定义
随机访问句柄
Boost.Asio允许对一个指向普通文件的句柄进行随机读取和写入。同样,你对这个句柄创建一个封装,然后使用自由函数,比如read_at(),write_at(),async_read_at(),async_write_at()。要从1000的地方读取50个字节,你需要使用下面的代码片段:
HANDLE file = ::CreateFile("readme.txt", GENERIC_READ, 0, 0, OPEN_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, 0);
windows::random_access_handle h(service, file); char buf[50]; int bytes = read_at(h, 1000, buffer( buf)); std::string msg(buf, bytes);
std::cout << msg << std::endl;
对于Boost.Asio,随机访问句柄只提供随机访问,你不能把它们当作流句柄使用。也就是说,自由函数,比如:read(),read_until(),write()以及他们的相对的异步方法都不能在一个随机访问的句柄上使用。
random_access_handle类只有在I/O完成处理端口在使用中才有效(这是默认情况)。如果情况满足,BOOST_ASIO_HAS_WINDOWS_RANDOM_ACCESS_HANDLE就被定义
对象句柄
你可以通过Windows 句柄等待核心对象,比如修改通知,控制台输入,事件,内存资源通知,进程,信号量,线程或者可等待的计时器。或者简单来说,所有你可以调用WaitForSingleObject的东西。你可以在他们上面创建一个object_handle封装,使用wait()或者async_wait():
void on_wait_complete(boost::system::error_code err) {} ... HANDLE evt = ::CreateEvent(0, true, true, 0); windows::object_handle h(service, evt);
// 同步等待 h.wait(); // 异步等待 h.async_wait(on_wait_complete);
Boost.Asio POSIX特性
这些特性只在Unix操作系统上可用
本地socket
Boost.Asio提供了对本地socket的基本支持(也就是著名的Unix 域socket)。
本地socket是一种只能被运行在主机上的应用访问的socket。你可以使用本地socket来实现简单的进程间通讯。你可以用客户端或者服务端的方式来连接两端。对于本地socket,端点时一个文件,比如/tmp/whatever。很酷的一件事情是你可以给指定的文件赋予权限,从而禁止机器上指定的用户在文件上创建socket。
你可以用客户端socket的方式连接,如下面的代码片段:
local::stream_protocol::endpoint ep("/tmp/my_cool_app"); local::stream_protocol::socket sock(service); sock.connect(ep);
你可以创建一个服务端socket,如下面的代码片段:
::unlink("/tmp/my_cool_app"); local::stream_protocol::endpoint ep("/tmp/my_cool_app"); local::stream_protocol::acceptor acceptor(service, ep); local::stream_protocol::socket sock(service); acceptor.accept(sock);
只要socket被成功创建,你就可以像用普通socket一样使用它;它和其他socket类有相同的成员方法,而且你也可以在使用socket的自由函数中使用。
注意本地socket只有在目标操作系统支持它们的时候才可用,也就是BOOST_ASIO_HAS_LOCAL_SOCKETS(如果被定义)
连接本地socket
最终,你可以连接两个socket,或者是无连接的(数据报),或者基于连接(流):
// 基于连接 local::stream_protocol::socket s1(service); local::stream_protocol::socket s2(service); local::connect_pair(s1, s2); // 数据报 local::datagram_protocol::socket s1(service); local::datagram_protocol::socket s2(service); local::connect_pair(s1, s2);
在内部,connect_pair使用的是不是很著名的POSIX socketpair()方法。基本上它所作的事情就是在没有复杂的socket创建过程的情况下连接两个socket;只需要一行代码就完成了。这在过去用来实现线程间通信。 而在现代编程中,你需要避免它,然后你会发现在处理使用socket的遗留代码时它非常有用。
POSIX文件描述符
Boost.Asio允许在一些POSIX文件描述符,比如管道,标准I/O和其他设备(但是不是在不同文件上)上做一些同步和异步的操作。
一旦你为这样一个POSIX文件描述符创建了一个stream_descriptor实例,你就可以使用一些Boost.Asio提供的自由函数。比如read(),read_until(),write(),async_read(),async_read_until()和async_write()。
下面告诉你如何从stdin读取一行让后输出到stdout:
size_t read_up_to_enter(error_code err, size_t bytes) { ... } posix::stream_descriptor in(service, ::dup(STDIN_FILENO)); posix::stream_descriptor out(service, ::dup(STDOUT_FILENO)); char buff[512];
int bytes = read(in, buffer(buff), read_up_to_enter); write(out, buffer(buff, bytes));
stream_descriptor类只在目标操作系统支持的情况下有效,即是BOOST_ASIO_HAS_POSIX_STREAM_DESCRIPTOR(如果定义了)
Fork
Boost.Asio支持使用了fork()系统调用的程序。你需要告诉io_service实例fork()方法什么时候会发生以及什么时候发生了。参考下面的代码片段:
service.notify_fork(io_service::fork_prepare); if (fork() == 0) {
// 孩子 service.notify_fork(io_service::fork_child); ...
} else { // 父亲
service.notify_fork(io_service::fork_parent);
... }
这里建议在不同的线程使用即将被调用的service,尽管Boost.Asio允许这样,我还是强烈推荐你使用多线程,因为使用boost::thread简直就是小菜一碟。
总结
为了使你的代码简单明了而奋斗。学习和使用协程。这会让你需要做的调试工作最小化,但是仅仅是在代码中有潜在的bug的情况下,Boost.Asio会伸出援手,这个我们在调试的章节就看到过。
如果你需要使用SSL,Boost.Asio允许基本的SSL编码
最终,如果你知道你的应用是针对专门的操作系统的,你可以享用Boost.Asio为那个特定的操作系统准备的特性。
网络编程在当前是非常重要的。Boost.Asio是任何21世纪C++程序员的必学内容。我们也深入理解了理论,然后付诸实践;把这本书当作一个参考以及一个便携的Boost.Asio例子的集合,因为你可以很简单的阅读,测试,理解和扩展。希望读这本书是一大乐趣。也希望编程是一大乐趣。