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Boost.Asio c++ 网络编程翻译（30）［完结］

2024-08-04 12:18:07   219人阅读

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：
  1. #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。




Boost.Asio c++ 网络编程翻译（30）［完结］


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