Asio 注意事项

adam1q84

本文列举 Asio 各种值得注意的细节。

另见:基于 Asio 的 C++ 网络编程

No Deprecated

在包含 Asio 头文件之前,定义宏 BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED,这样在编译时,Asio 就会剔除那些已经过时的接口。

比如在最新的 Boost 1.66 中,io_service 已经改名为 io_context,如果没有 BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED,还是可以用 io_service 的,虽然那只是 io_context 的一个 typedef

BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED 可以保证你用的是最新修订的 API。长期来看,有便于代码的维护。何况,这些修订正是 Asio 进入标准库的前奏。

#define BOOST_ASIO_NO_DEPRECATED
#include "boost/asio/io_context.hpp"
#include "boost/asio/deadline_timer.hpp"
...

_WIN32_WINNT Warning

在 Windows 平台,编译时会遇到关于 _WIN32_WINNT 的警告。
可以说,这是 Asio 自身的问题。
它应该在某个地方包含 SDKDDKVer.h
不应该让用户自己去定义平台的版本。

如果你用 CMake,可以借助下面这个宏自动检测 _WIN32_WINNT
(详见:https://stackoverflow.com/a/4...

if (WIN32)
    macro(get_WIN32_WINNT version)
        if (CMAKE_SYSTEM_VERSION)
            set(ver ${CMAKE_SYSTEM_VERSION})
            string(REGEX MATCH "^([0-9]+).([0-9])" ver ${ver})
            string(REGEX MATCH "^([0-9]+)" verMajor ${ver})
            # Check for Windows 10, b/c we'll need to convert to hex 'A'.
            if ("${verMajor}" MATCHES "10")
                set(verMajor "A")
                string(REGEX REPLACE "^([0-9]+)" ${verMajor} ver ${ver})
            endif ("${verMajor}" MATCHES "10")
            # Remove all remaining '.' characters.
            string(REPLACE "." "" ver ${ver})
            # Prepend each digit with a zero.
            string(REGEX REPLACE "([0-9A-Z])" "0\\1" ver ${ver})
            set(${version} "0x${ver}")
        endif(CMAKE_SYSTEM_VERSION)
    endmacro(get_WIN32_WINNT)

    get_WIN32_WINNT(ver)
    add_definitions(-D_WIN32_WINNT=${ver})
endif(WIN32)

尽量少包含头文件

尽量不要直接包含大而全的 boost/asio.hpp
这样做,是为了帮助自己记忆哪个类源于哪个具体的头文件,以及避免包含那些不必要的头文件。

在实际项目中,在你自己的某个「头文件」里简单粗暴的包含 boost/asio.hpp 是很不妥的;当然,在你的「源文件」里包含 boost/asio.hpp 是可以接受的,毕竟实际项目依赖的东西比较多,很难搞清楚每一个定义源自哪里。

Handler 签名问题

虽然关于 Handler 的签名,文档里都有说明,但是直接定位到源码,更方便,也更精确。

deadline_timer.async_wait() 为例,在 IDE 里定位到 async_wait() 的定义,代码(片段)如下:

  template <typename WaitHandler>
  BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE(WaitHandler,
      void (boost::system::error_code))
  async_wait(BOOST_ASIO_MOVE_ARG(WaitHandler) handler)
  {
    ...

通过宏 BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPEWaitHandler 的签名一目了然。

Handler 的 error_code 参数到底是不是引用?

其实,早期的版本应该是 const boost::system::error_code&,现在文档和代码注释里还有这么写的,估计是没来得及更新。
前面在说 Handler 签名时,已经看到 BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE 这个宏的提示作用,翻一翻 Asio 源码,error_code 其实都已经传值了。

奇怪的是,即使你的 Handler 传 error_code 为引用,编译运行也都没有问题。

void Print(const boost::system::error_code& ec) {
  std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}

int main() {
  boost::asio::io_context ioc;
  boost::asio::deadline_timer timer(ioc, boost::posix_time::seconds(3));

  timer.async_wait(&Print);

  ioc.run();
  return 0;
}

而我发现,当 Handler 是成员函数时,就不行了。下面这个 timer 的例子,如果把 Printerror_code 改成引用,就不能编译了。

class Printer {
public:
  ...

  void Start() {
    timer_.async_wait(std::bind(&Printer::Print, this, std::placeholders::_1));
  }

private:
  // 不能用 const boost::system::error_code&
  void Print(boost::system::error_code ec) {
    ...
  }

private:
  boost::asio::deadline_timer timer_;
  int count_;
};

这个问题在习惯了引用的情况下,害苦了我,真是百思不得其解!也算是 Boost 比较坑的一个地方吧。

Bind 占位符

调用 bind 时,使用了占位符(placeholder),其实下面四种写法都可以:

boost::bind(Print, boost::asio::placeholders::error, &timer, &count)
boost::bind(Print, boost::placeholders::_1, &timer, &count);
boost::bind(Print, _1, &timer, &count);
std::bind(Print, std::placeholders::_1, &timer, &count);

第一种,占位符是 Boost Asio 定义的。
第二种,占位符是 Boost Bind 定义的。
第三种,同第二种,之所以可行,是因为 boost/bind.hpp 里有一句 using namespace boost::placeholders;

// boost/bind.hpp
#include <boost/bind/bind.hpp>

#ifndef BOOST_BIND_NO_PLACEHOLDERS

using namespace boost::placeholders;
...

第四种,STL Bind,类似于 Boost Bind,只是没有声明 using namespace std::placeholders;

四种写法,推荐使用二或四。至于是用 Boost Bind 还是 STL Bind,没那么重要。
此外,数字占位符共有 9 个,_1 - _9

Endpoint 是一个单词

不要写成 "end point"。

Server 也可以用 Resolver

TCP Server 的 acceptor 一般是这样构造的:

tcp::acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), port))

也就是说,指定 protocol (tcp::v4()) 和 port 就行了。

但是,Asio 的 http 这个例子,确实用了 resolver,根据 IP 地址 resolve 出 endpoint:

  tcp::resolver resolver(io_context_);

  tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve(address, port);

  tcp::endpoint endpoint = *endpoints.begin();

  acceptor_.open(endpoint.protocol());
  acceptor_.set_option(tcp::acceptor::reuse_address(true));
  acceptor_.bind(endpoint);
  acceptor_.listen();

  acceptor_.async_accept(...);

http 这个例子之所以这么写,主要是初始化 acceptor_ 时,还拿不到 endpoint,否则可以直接用下面这个构造函数:

basic_socket_acceptor(boost::asio::io_context& io_context,
      const endpoint_type& endpoint, bool reuse_addr = true)

这个构造函数注释说它等价于下面这段代码:

basic_socket_acceptor<Protocol> acceptor(io_context);
acceptor.open(endpoint.protocol());
if (reuse_addr)
  acceptor.set_option(socket_base::reuse_address(true));
acceptor.bind(endpoint);
acceptor.listen(listen_backlog);

下面是不同的 address 对应的 endpoints 结果(假定 port 都是 8080):

  • "localhost": [::1]:8080, v6; [127.0.0.1]:8080, v4
  • "0.0.0.0": 0.0.0.0:8080, v4
  • "0::0": [::]:8080, v6
  • 本机实际 IP 地址 (e.g., IPv4 "10.123.164.142"): 10.123.164.142:8080, v4。这时候,本机 client 无法通过 "localhost" 连接到这个 server,通过具体的 IP 地址则可以。
  • 一个具体的非本机地址 (e.g., IPv4 "10.123.164.145"): exception: bind: The requested address is not valid in its context

Move Acceptable Handler

使用 acceptor.async_accept 时,发现了 Move Acceptable Handler。

简单来说,async_accept 接受两种 AcceptHandler,直接看源码:

  template <typename MoveAcceptHandler>
  BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE(MoveAcceptHandler,
      void (boost::system::error_code, typename Protocol::socket))
  async_accept(BOOST_ASIO_MOVE_ARG(MoveAcceptHandler) handler)
  template <typename Protocol1, typename AcceptHandler>
  BOOST_ASIO_INITFN_RESULT_TYPE(AcceptHandler,
      void (boost::system::error_code))
  async_accept(basic_socket<Protocol1>& peer,
      BOOST_ASIO_MOVE_ARG(AcceptHandler) handler,
      typename enable_if<is_convertible<Protocol, Protocol1>::value>::type* = 0)

第一种是 Move Acceptable Handler,它的第二个参数是新 accept 的 socket。
第二种是普通的 Handler,它的第一个参数是预先构造的 socket。

对于 Move Acceptable Handler,用 bind 行不通。比如给定:

void Server::HandleAccept(boost::system::error_code ec,
                          boost::asio::ip::tcp::socket socket) {
}

在 VS 2015 下(支持 C++14),std::bind 可以编译,boost::bind 则不行。

  // std::bind 可以,boost::bind 不可以。
  acceptor_.async_accept(std::bind(&Server::HandleAccept,
                                   this,
                                   std::placeholders::_1,
                                   std::placeholders::_2));

在 VS 2013 下,std::bindboost::bind 都不行。

结论是,对于 Move Acceptable Handler,不要用 bind,直接用 lambda 表达式:

void DoAccept() {
  acceptor_.async_accept(
    [this](boost::system::error_code ec, boost::asio::ip::tcp::socket socket) {
    // Check whether the server was stopped by a signal before this
    // completion handler had a chance to run.
    if (!acceptor_.is_open()) {
      return;
    }

    if (!ec) {
      connection_manager_.Start(
        std::make_shared<Connection>(std::move(socket),
        connection_manager_,
        request_handler_));
    }

    DoAccept();
  });
}
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止于至善
好记性不如烂笔头。

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