c++ 如何在libuv中實現(xiàn)tcp服務器
1、說明
libuv 中實現(xiàn) tcp server 的步驟和原生 socket 步驟類似,回憶一下 linux 下原生 socket 實現(xiàn) tcp server 的步驟:
- 初始化 socket 環(huán)境,獲取 socket 套接字;
- bind() 方法綁定套接字到本地IP;
- listen() 方法監(jiān)聽 socket,獲取新連接;
- accept() 方法接受客戶端連接,返回客戶端套接字;
- recv() 方法接受客戶端的數(shù)據(jù);
- send() 方法向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù);
- closesocket() 方法關閉套接字;
libuv 和原生 socket 編程類似,步驟和API與原生 socket 編程步驟類似,但是使用卻變得簡單了,處處使用回調函數(shù)使得編程變得簡單了。
2、libuv的tcp server
libuv 對于 tcp 消息的處理,同樣是基于 stream 的,步驟如下:
- uv_tcp_init() 建立 tcp 句柄;
- uv_tcp_bind() 方法綁定ip;
- uv_listen() 方法監(jiān)聽,有新連接時,調用回調函數(shù);
- uv_accept() 方法獲取客戶端套接字;
- uv_read_start() 方法讀取客戶端數(shù)據(jù);
- uv_write() 方法想客戶端發(fā)送數(shù)據(jù);
- uv_close() 關閉套接字;
3、API簡介
附錄是整個 tcp server 的源代碼,其中涉及到的一些 API 如下:
3.1、uv_tcp_init
初始化 tcp 對象
uv_tcp_t server; uv_tcp_init(loop, &server);//初始化tcp server對象
3.2、uv_ip4_addr
struct sockaddr_in addr; uv_ip4_addr("0.0.0.0", DEFAULT_PORT, &addr);
將給定的ip地址和端口轉換成sockaddr_in結構體,原生編程的時候,設置ip和端口需要至少五行,用這個方法可以簡化操作
3.3、uv_tcp_bind
等同于原生API的 bind() 方法
uv_tcp_bind(&server, (const struct sockaddr *) &addr, 0);
uv_tcp_bind() 的第三個參數(shù) flag 一般是0,如果想使用IP6,可以使用 UV_TCP_IPV6ONLY
enum uv_tcp_flags { /* Used with uv_tcp_bind, when an IPv6 address is used. */ UV_TCP_IPV6ONLY = 1 };
3.4、uv_listen
uv_listen((uv_stream_t *) &server, 128, on_new_connection);
類似 listen() ,開始監(jiān)聽
第二個參數(shù)表明內核的排隊數(shù),最后指定有新連接時的回調函數(shù)
當有新的連接進來時,就會觸發(fā) on_new_connection 回調
3.5、uv_connection_cb
uv_connection_cb 是 uv_listen 的回調函數(shù),其聲明如下:
typedef void (*uv_connection_cb)(uv_stream_t* server, int status);
server 參數(shù)為服務器句柄
status 表示狀態(tài),小于0表示新連接有誤
3.6、uv_accept
新連接觸發(fā)回調函數(shù)之后,按照一般流程,需要使用 accept() 方法獲取客戶端句柄,libuv 中使用 uv_accept(),其聲明如下:
int uv_accept(uv_stream_t* server, uv_stream_t* client)
在調用之前,client 參數(shù)必須被初始化
返回值 <0 表示有誤
示例:
uv_tcp_t *client = (uv_tcp_t *) malloc(sizeof(uv_tcp_t));//為tcp client申請資源 uv_tcp_init(loop, client);//初始化tcp client句柄 if (uv_accept(server, (uv_stream_t *) client) == 0) { do_some_thind(); }
3.7、uv_read_start
libuv 中使用 uv_read_start() 方法從傳入的 stream 中讀取數(shù)據(jù),聲明如下:
int uv_read_start(uv_stream_t* stream, uv_alloc_cb alloc_cb, uv_read_cb read_cb)
read_cb 會被多次調用,直到數(shù)據(jù)讀完,或者主動調用 uv_read_stop() 方法停止
該函數(shù)有兩個回調函數(shù),alloc_cb 用于為新來的數(shù)據(jù)申請空間,申請的資源需要在 read_cb 中釋放
這兩個回調的聲明如下:
typedef void (*uv_alloc_cb)(uv_handle_t* handle, size_t suggested_size, uv_buf_t* buf);
typedef void (*uv_read_cb)(uv_stream_t* stream, ssize_t nread, const uv_buf_t* buf);
示例代碼:
//負責為新來的消息申請空間 void alloc_buffer(uv_handle_t *handle, size_t suggested_size, uv_buf_t *buf) { buf->len = suggested_size; buf->base = static_cast<char *>(malloc(suggested_size)); } /** * @brief: 負責處理新來的消息 * @param: client * @param: nread>0表示有數(shù)據(jù)就緒,nread<0表示異常,nread是有可能為0的,但是這并不是異?;蛘呓Y束 */ void read_cb(uv_stream_t *client, ssize_t nread, const uv_buf_t *buf) { do_somt_thing(); //釋放之前申請的資源 if (buf->base != NULL) { free(buf->base); } } uv_read_start((uv_stream_t *) client, alloc_buffer, read_cb);
3.8、uv_buf_t 和 uv_buf_init
uv_buf_t 是libuv 中的一種特殊的數(shù)據(jù)類型,和 Redis 的 SDS 有一點相似度,聲明如下:
typedef struct uv_buf_t { char* base; size_t len; } uv_buf_t;
uv_buf_t 可以使用 uv_buf_init 初始化
示例:
uv_buf_t uvBuf = uv_buf_init(buf->base, nread);//初始化write的uv_buf_t
3.9、uv_close
libuv 中使用 uv_close() 方法關閉句柄,聲明如下:
void uv_close(uv_handle_t* handle, uv_close_cb close_cb)
close_cb 為關閉之后的回調,聲明如下:
typedef void (*uv_close_cb)(uv_handle_t* handle);
代碼示例:
void on_close(uv_handle_t *handle) { if (handle != NULL) free(handle); } ... uv_close((uv_handle_t *) client, on_close);
3.10、uv_write
libuv 中使用 uv_write() 方法發(fā)送數(shù)據(jù),聲明如下:
int uv_write(uv_write_t* req, uv_stream_t* handle, const uv_buf_t bufs[], unsigned int nbufs, uv_write_cb cb);
req 是需要傳遞給回調函數(shù)的數(shù)據(jù),發(fā)送需要申請資源,并在回調函數(shù)中釋放
handle 是接受的客戶端
bufs[] 是一個 uv_buf_t 數(shù)組,可以一次添加多組數(shù)據(jù),最終按照順序發(fā)送
nbufs 表示需要發(fā)送的數(shù)組元素個數(shù),一般小于等于 bufs 的大小
3.11、uv_strerror
有些函數(shù)會有錯誤碼,使用 uv_strerror() 方法獲取錯誤碼對應的描述
附錄
源代碼如下:
#include <stdio.h> #include <uv.h> #include <stdlib.h> uv_loop_t *loop; #define DEFAULT_PORT 7000 //連接隊列最大長度 #define DEFAULT_BACKLOG 128 //負責為新來的消息申請空間 void alloc_buffer(uv_handle_t *handle, size_t suggested_size, uv_buf_t *buf) { buf->len = suggested_size; buf->base = static_cast<char *>(malloc(suggested_size)); } void on_close(uv_handle_t *handle) { if (handle != NULL) free(handle); } void echo_write(uv_write_t *req, int status) { if (status) { fprintf(stderr, "Write error %s\n", uv_strerror(status)); } free(req); } /** * @brief: 負責處理新來的消息 * @param: client * @param: nread>0表示有數(shù)據(jù)就緒,nread<0表示異常,nread是有可能為0的,但是這并不是異常或者結束 * @author: sherlock */ void read_cb(uv_stream_t *client, ssize_t nread, const uv_buf_t *buf) { if (nread > 0) { // buf->base[nread] = 0; fprintf(stdout, "recv:%s\n", buf->base); fflush(stdout); uv_write_t* req = (uv_write_t*)malloc(sizeof(uv_write_t)); uv_buf_t uvBuf = uv_buf_init(buf->base, nread);//初始化write的uv_buf_t //發(fā)送buffer數(shù)組,第四個參數(shù)表示數(shù)組大小 uv_write(req, client, &uvBuf, 1, echo_write); return; } else if (nread < 0) { if (nread != UV_EOF) { fprintf(stderr, "Read error %s\n", uv_err_name(nread)); } else { fprintf(stderr, "client disconnect\n"); } uv_close((uv_handle_t *) client, on_close); } //釋放之前申請的資源 if (buf->base != NULL) { free(buf->base); } } /** * * @param: server libuv的tcp server對象 * @param: status 狀態(tài),小于0表示新連接有誤 * @author: sherlock */ void on_new_connection(uv_stream_t *server, int status) { if (status < 0) { fprintf(stderr, "New connection error %s\n", uv_strerror(status)); return; } uv_tcp_t *client = (uv_tcp_t *) malloc(sizeof(uv_tcp_t));//為tcp client申請資源 uv_tcp_init(loop, client);//初始化tcp client句柄 //判斷accept是否成功 if (uv_accept(server, (uv_stream_t *) client) == 0) { //從傳入的stream中讀取數(shù)據(jù),read_cb會被多次調用,直到數(shù)據(jù)讀完,或者主動調用uv_read_stop方法停止 uv_read_start((uv_stream_t *) client, alloc_buffer, read_cb); } else { uv_close((uv_handle_t *) client, NULL); } } int main(int argc, char **argv) { loop = uv_default_loop(); uv_tcp_t server; uv_tcp_init(loop, &server);//初始化tcp server對象 struct sockaddr_in addr; uv_ip4_addr("0.0.0.0", DEFAULT_PORT, &addr);//將ip和port數(shù)據(jù)填充到sockaddr_in結構體中 uv_tcp_bind(&server, (const struct sockaddr *) &addr, 0);//bind int r = uv_listen((uv_stream_t * ) & server, DEFAULT_BACKLOG, on_new_connection);//listen if (r) { fprintf(stderr, "Listen error %s\n", uv_strerror(r)); return 1; } return uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT); }
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