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这章将会向你介绍仿muduo高性能服务器组件的buffer模块与socket模块的实现
Buffer模块 设计思想 实现思想 1、实现缓冲区得有一块内存空间采用vectorstring字符串的操作遇到’\0’就停止了网络操作中什么样的数据都有\0’可能也有string大部分的操作都是字符串操作所以不太行 2、记录当前的读取数据位置与当前的写入数据位置避免每次写入数据需要重新遍历数组找写入读入位置 3、考虑整体缓冲区空闲空间是否足够 因为读位置也会向后偏移前边有可能会有空间 足够则将数据读位置开始移动到起始位置即可 不够扩容从当前写位置开始扩容足够大小 数据一旦写入成功当前写位置就要向后偏移 4、读取数据/写入数据 当前的读取/写入位置指向哪里就从哪里开始读取/写入前提是有数据可读/有空间可写读取/写入完数据读偏移/写偏移向后偏移 为了方便查阅 代码如下
class Buffer{
private:std::vectorchar _buffer; //使用vector进行内存空间管理uint64_t _reader_idx; //读偏移uint64_t _writer_idx; //写偏移
public:Buffer():_reader_idx(0), _writer_idx(0) ,_buffer(BUFFER_SIZE) {}//获取_buffer起始元素的地址char* begin() {return *_buffer.begin();}//获取当前写入起始地址_buffer的空间起始地址加上写偏移量char* WritePos() { return begin() _writer_idx; }//获取当前读取起始地址_buffer的空间起始地址加上读偏移量char* ReadPos() { return begin() _reader_idx; }//获取缓冲区末尾空闲空闲大小--写偏移之后的空闲空间uint64_t TailIdleSize() {return _buffer.size() - _writer_idx; }//获取缓冲区起始地址空闲空间大小--读偏移之前的空闲空间uint64_t HeadIdleSize() {return _reader_idx; }//获取可读数据大小uint64_t ReadAbleSize() {return _writer_idx - _reader_idx; }//读取数据后将读偏移向后移动void MoveReadOffest(uint64_t len) { //向后移动的大小必须小于可读数据大小assert(len ReadAbleSize());_reader_idx len; }//写入数据后将写偏移向后移动void MoveWriteOffest(uint64_t len) { _writer_idx len; }//确保可写空间足够整体空闲空间够了就移动数据否则就扩容void EnsureWriteSpace(uint64_t len){//如果末尾空闲空间大小足够直接返回if(len TailIdleSize()) return;//如果不够判断加上起始位置的空闲空间大小是否足够够了就将可读数据移动到起始位置else if(len HeadIdleSize() TailIdleSize()) {uint64_t sz ReadAbleSize(); //可读数据大小_reader_idx 0; //更新读偏移_writer_idx sz; //更新写偏移return;}//总体空间不够则需要扩容不移动数据直接给写偏移之后扩容足够空间即可else _buffer.resize(_writer_idx len);}//写入数据void Write(const void* data, uint64_t len){//保证是否有足够空间EnsureWriteSpace(len);const char* d (const char* )data;//拷贝数据到buffer当中std::copy(d, d len, WritePos());}void WriteAndPush(const void* data, uint64_t len){Write(data, len);MoveWriteOffest(len);}//写入一个字符串void WriteString(const std::string data){Write(data.c_str(), data.size());}//向buffer中写入一个字符串并向后移动writevoid WriteStringAndPush(const std::string data){WriteString(data);MoveWriteOffest(data.size());}//把一个buffer类型的数据写入void WriteBuffer(Buffer data){Write(data.ReadPos(), data.ReadAbleSize());}//向buffer中写入一个并向后移动writevoid WriteBufferAndPush(Buffer data){WriteBuffer(data);MoveWriteOffest(data.ReadAbleSize());}//读取数据void Read(void* buf, uint64_t len){assert(len ReadAbleSize());//保持参数类型一致std::copy(ReadPos(), ReadPos() len, (char*)buf);}void ReadAndPop(void* buf, uint64_t len){Read(buf, len);MoveReadOffest(len);}//把读取的数据当作一个string返回 std::string ReadAsString (uint64_t len){assert(len ReadAbleSize());std::string str;str.resize(len);//从缓冲区中读取长度为len的数据并将其存储到字符串str的内存地址开始处的位置Read(str[0], len);return str;}//读取一个string并向后移动确保下一次不会重复读取std::string ReadAsStringAndPop(uint64_t len){assert(len ReadAbleSize());std::string str ReadAsString(len);MoveReadOffest(len);return str;}/*由于后面我们的高并发服务器会支持应用层协议的HTTP而在HTTP协议中通常就是读取一行的数据因为请求行和请求报头以及响应行和响应报头都是以\r\n作为分隔符的都是一行行的数据所以我们的缓冲区也提供一个查找换行字符的位置*/char* FindCRLF(){//在可读数据范围内查找第一个出现的换行符的位置char* res (char*)memchr(ReadPos(), \n, ReadAbleSize());return res;}//获取一行数据std::string Getline(){char* pos FindCRLF();if(pos nullptr) return ;/*将换行符\n前的数据读出1包括换行符不然的话下一次再查找换行符就在开头 */return ReadAsString(pos - ReadPos() 1); }//读出一行数据后将读偏移向后移std::string GetLineAndPop(){std::string str Getline();MoveReadOffest(str.size());return str;}//清空缓冲区void clear(){//只需要将偏移量归零_writer_idx _reader_idx 0;}
};Socket模块
设计思想 在该模块当中除了对socket套接字原有的操作进行封装还提供了直接创建服务端和客户端连接的接口 为了方便查阅
代码如下
#define MAX_LISTEN 1024
class Socket{private:int _sockfd;public:Socket():_sockfd(-1){}Socket(int fd):_sockfd(fd){}//关闭套接字~Socket() { Close(); }int Fd(){return _sockfd;}//创建套接字bool Create(){//int socket(int domain, int type, int protocol) AF_INET: 表示使用ipv4地址族 SOCK_STREM: 表示创建面向连接的套接字类(TCP) IPPROTO_TCP: 表示使用TCP协议_sockfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if(_sockfd 0){ERR_LOG(CREATE SOCKET FAILEDQ!);return false;}return true;}//绑定地址信息bool Bind(const std::string ip, uint16_t port){struct sockaddr_in addr;addr.sin_family AF_INET; //ipv4地址域类型addr.sin_port htons(port); //将端口号通过主机转网络字节序addr.sin_addr.s_addr inet_addr(ip.c_str()); //将IP地址转化为网络字节序的32位ipv4地址socklen_t len sizeof(struct sockaddr_in);//int bind(int socket, const struct sockaddr *addr. socklen_t addrlen);int ret bind(_sockfd, (struct sockaddr*)addr, len);if(ret 0){ERR_LOG(BIND ADDRESS FAILEDQ!);return false;}return true;}//开始监听bool Listen(int backlog MAX_LISTEN){int ret listen(_sockfd, backlog);if(ret 0){ERR_LOG(SOCKET LISTEN FAILED!);return false;}return true;}//向服务器发起连接(传入服务器的ip和端口信息)bool Connect(const std::string ip, uint16_t port){//int connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t addrlen);struct sockaddr_in addr;addr.sin_family AF_INET;addr.sin_port htons(port);addr.sin_addr.s_addr inet_addr(ip.c_str());socklen_t len sizeof(struct sockaddr_in);int ret connect(_sockfd, (struct sockaddr*)addr, len);if(ret 0){ERR_LOG(CONNECT SERVER FAILEDQ!);return false;}return true;}//监听有新连接后获取新连接返回一个文件描述符int Accept() {int newfd accept(_sockfd, nullptr, nullptr);if(newfd 0){ERR_LOG(SOCKET ACCEPT FAILED!);return -1;}return newfd;}//接收数据(ssize_t为有符号整数size_t无符号整数默认0为阻塞操作)ssize_t Recv(void* buf, size_t len, int flag 0){ssize_t ret recv(_sockfd, buf, len, flag);if(ret 0){//EAGAIN 当前socket的接收缓冲区中没有数据了在非阻塞的情况下才会有这个错误//EINTR 当前socket的阻塞等待被信号打断了if(errno EAGAIN || errno EINTR)return 0;else{ERR_LOG(SOCKET RECV FAILED);return -1;}}return ret; //返回实际接收的数据长度}ssize_t NonBlockRecv(void* buf, size_t len){return Recv(buf, len, MSG_DONTWAIT); // MSG_DONTWAIT 表示当前接收为非阻塞}//发送数据ssize_t Send(const void* buf, size_t len, int flag 0){ssize_t ret send(_sockfd, buf, len, flag);if(ret 0){if(errno EAGAIN || errno EINTR){return 0;}ERR_LOG(SOCKET RECV FAILED);return -1;}return ret; //返回实际发送的数据长度}ssize_t NonBlockSend(void* buf, size_t len){Send(buf, len, MSG_DONTWAIT); // MSG_DONTWAIT 表示当前接收为非阻塞}//关闭套接字void Close(){if(_sockfd ! -1){close(_sockfd);_sockfd -1;}}//创建一个服务端连接bool CreateServer(uint16_t port, const std::string ip 0.0.0.0, bool block_flag false){if(Create()false) return false;//是否启动非阻塞if(block_flag) NonBlock();if(Bind(ip, port) false) return false;if(Listen() false) return false;ReuseAddress();return true;}//创建一个客户端连接bool CreateClient(uint16_t port, const std::string ip){if(Create() false) return false;if(Connect(ip, port) false) return false;return true;}//设置套接字选项---开启地址端口重用void ReuseAddress(){// int setsockopt(int fd, int leve, int optname, void *val, int vallen)int val 1;setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void*)val, sizeof(int));val 1;setsockopt(_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void*)val, sizeof(int));}//设置套接字阻塞属性---设置为非阻塞void NonBlock(){//int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );int flag fcntl(_sockfd, F_GETFL, 0);fcntl(_sockfd, F_SETFL, flag | O_NONBLOCK);}
};小结
今日的项目分享就到这里啦下一篇将会向你介绍Channel与Poller模块
