基于C++从0到1手写Linux高性能网络编程框架(超清)

基于C++从0到1手写Linux高性能网络编程框架(完结)

要从零开始使用 C++ 编写一个高性能的网络编程框架，我们需要考虑很多方面，包括但不限于多路复用（I/O multiplexing）、非阻塞 I/O、事件驱动模型、线程池等。下面是一个简化的示例，展示如何构建一个基于 Linux 的简单的非阻塞网络服务器框架。

步骤 1: 环境准备

确保你的开发环境中安装了 C++ 编译器（如 GCC 或 Clang）和必要的开发工具。

步骤 2: 创建项目

创建一个新的目录，并在其中设置基本的文件结构。例如，你可以创建一个 src 目录来存放源代码。

步骤 3: 设计基本架构

一个典型的网络服务器通常包括以下几个组件：

• 主监听套接字：用于接收新的连接请求。
• 客户端连接套接字：用于处理每个客户端的读写操作。
• 事件循环：用于管理所有套接字的事件。
• 线程池：用于处理客户端请求的并发处理。

步骤 4: 实现代码

以下是一个简化版本的示例代码，使用 epoll 进行事件管理和非阻塞 I/O 操作。

#include <sys/epoll.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

const int MAX_EVENTS = 10;
const int BUFFER_SIZE = 1024;

class EventLoop {
public:
    EventLoop() : epoll_fd_(epoll_create1(0)) {}

    ~EventLoop() {
        close(epoll_fd_);
    }

    void addFd(int fd, bool one_shot) {
        epoll_event event;
        event.events = EPOLLIN | EPOLLET | EPOLLONESHOT;
        if (one_shot)
            event.events |= EPOLLONESHOT;
        event.data.fd = fd;
        epoll_ctl(epoll_fd_, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
        setNonBlocking(fd);
    }

    void loop() {
        std::vector<struct epoll_event> events(MAX_EVENTS);
        while (true) {
            int nfds = epoll_wait(epoll_fd_, events.data(), MAX_EVENTS, -1);
            for (int i = 0; i < nfds; ++i) {
                int fd = events[i].data.fd;
                if (events[i].events & EPOLLIN) {
                    handleRead(fd);
                }
            }
        }
    }

private:
    void setNonBlocking(int fd) {
        int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);
        int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
        fcntl(fd, F_SETFL, new_option);
    }

    void handleRead(int fd) {
        char buf[BUFFER_SIZE];
        ssize_t bytes_read = read(fd, buf, BUFFER_SIZE);
        if (bytes_read > 0) {
            std::cout << "Received: " << std::string(buf, bytes_read) << std::endl;
        } else if (bytes_read == -1 && errno != EAGAIN) {
            // Error occurred
            std::cerr << "Error reading from socket" << std::endl;
        }
    }

    int epoll_fd_;
};

int main() {
    int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8080);
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    listen(listenfd, 5);

    EventLoop loop;
    loop.addFd(listenfd, false);

    loop.loop();

    return 0;
}

这个示例只是一个非常基础的框架，它创建了一个监听套接字并使用 epoll 来监控这个套接字上的读事件。当有新连接到达时，你需要添加更多的逻辑来接受连接并为每个连接创建一个单独的文件描述符来处理读写操作。

步骤 5: 测试与调试

编译上述代码，并使用简单的命令行工具（如 telnet 或 netcat）来测试服务器是否能够正确接收数据。

这只是一个非常基础的实现，实际生产环境中的网络服务器框架会更复杂，需要考虑更多细节，比如错误处理、优雅关闭连接、负载均衡、SSL 支持等等。