Boost.Asio 库使用详解

前言

由于C/C++一直以来没有推出标准的网络库，导致每次我们在网络编程中，就不得直接调用系统API来进行编程，但很多步骤都是重复不变的的，却又不得不写，非常繁琐。

但其实作为C/C++准标准库的boost库，早就有了一个网络库,名为asio，也许在下一个C++标准，就加入了标准库也说不一定。

如果你没有安装boost库，那么可以直接去官方下载：Boost，官方已经推出了编译好的版本、下载相应的window安装程序即可：

除此之外，我还写了一篇基于asio库实现的聊天室：手写一个聊天室（单聊、群聊、文件传输）。

该项目的服务器因为使用的asio库，所以完全跨平台，可以直接在windows、linux平台进行编译。

注意，本文基于1.88版本，版本不同可能存在差异。

理清层次

既然是网络编程，那么就必然少不了TCP与UDP的身影，虽然这个网络模块还可以控制的更加深入，也支持其它协议，但这里就不更多讲解了。

不过这个库也有很不友好的地方，那就是层次太多了！所以我们首先来理一下各个类的层次关系。

比如首先，boost这个库有很多模块，asio就是其中的一个网络模块，这些所有模块都是在boost这个命名空间下：

using namespace boost;

然后我们这里是使用asio这个网络模块里面的各个类，所以就是：

using namespace boost::asio;

而asio空间中，我们首先不可避免的就是io_context。

这个类非常重要，它相当于我们程序与系统之间I/O操作的中介，我们所有的接受或发送数据操作，都是通过将需求提交给这个类，然后这个类再交给计算机来执行的。

基于这个理念，基本所有asio网络库中有读写I/O需求的类，其构造函数的第一个参数就是它，比如后面要讲的收发数据的socket类，以及tcp服务器用于接受用户连接的acceptor类等

而这个io_context就在asio里面，所以在using namespace boost::asio;之后，就可以直接用它实例化对象：

io_context io;

除了io_context 外，asio里面还有一个函数非常重要,那就是buffer函数，它的作用其实就是构造一个结构体,大致如下：

struct{
void* buf;
s_size len;
}

该网络模块中所有的收发数据操作，都不接受单独的字符串，而是这样一个结构体，分别为缓存区的首地址以及缓存区的大小。

总结一下就是，asio里面，直接用到的就是一个类：io_context 与一个函数：buffer。

然后继续深入，紧接着就是asio里面进一步的命名空间ip，我们的TCP和UDP相关类，就在这个ip里面。

比如我们想使用tcp，其socket类，就是：ip::tcp::socket,而udp的socket类就是：ip::udp::socket。

由于我们通常程序用中可能只使用其中某一个协议，比如只使用TCP，那就可以这样写：

using asio::ip::tcp;

作为TCP服务器，用于接受客户端连接的类acceptor也在其中。

这样就不用每次都加前面那一大长串了（如果tcp与udp都会使用，那就别这样写了，会混淆）。

除了socket类，我们在网络通信中还需要对方的ip与端口才行，这就用到了类endpoint，它同样在tcp与udp中都有。

还有就是地址处理类：address，直接就在ip里面，其最常用的就是它的静态函数from_string，将十进制的ip地址转化为网络字节序。

最后总体总结一下常用的类所在位置：

空间	类或函数
boost::asio	io_context，buffer
boost::asio::ip	address
boost::asio::ip::tcp	socket,acceptor,endpoint
boost::asio::ip::udp	socket,endpoint

TCP编程实例

这个网络库不仅支持同步，而且还支持异步，所以下面我们分别进行讲解。

同步实例

服务器：

#include<iostream>
#include"boost/asio.hpp"
using namespace std;
using namespace boost;
using asio::ip::tcp;

int main() {
	cout << "server start ……" << endl;
	asio::io_context io;
	tcp::acceptor acptr(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), 6688));

	tcp::socket sock(io);
	acptr.accept(sock);
	cout << "client:" << sock.remote_endpoint().address() << endl;
	try {
		while (true) {
			char buf[0xFF];
			sock.receive(asio::buffer(buf));
			sock.send(asio::buffer(buf));
		}
	}
	catch (std::exception& e) {
		cout << e.what();
	}

	sock.close();
	::system("pause");
}

这里写的是只接受一个客户端连接的回声服务器，可以看到，这里用到的acceptor 与socket ，第一个参数都为这个io_context

注意一下逻辑的转化，比如以前我们使用纯系统网络api时，是必须要先有一个监听socket，但使用了asio就有点不一样了，acceptor 类就封装了一个监听socket，通过其构造参数的第二个，endpoint，来确定监听地址与端口。

tcp::acceptor acptr(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), 6688));