在这一章，我们将会实现一个小的客户端/服务端应用，这可能会是你写过的最简单的客户端/服务端应用。回显应用就是一个把客户端发过来的任何内容回显给其本身，然后关闭连接的的服务端。这个服务端可以处理任何数量的客户端。每个客户端连接之后发送一个消息，服务端接收到完成消息后把它发送回去。在那之后，服务端关闭连接。
因此，每个回显客户端连接到服务端，发送一个消息，然后读取服务端返回的结果，确保这是它发送给服务端的消息就结束和服务端的会话。
我们首先实现一个同步应用，然后实现一个异步应用，以便你可以很容易对比他们：
为了节省空间，下面的代码有一些被裁剪掉了。你可以在附加在这本书的代码中看到全部的代码。
TCP回显服务端/客户端
对于TCP而言，我们需要一个额外的保证；每一个消息以换行符结束(‘\n’)。编写一个同步回显服务端/客户端非常简单。
我们会展示编码内容，比如同步客户端，同步服务端，异步客户端和异步服务端。
TCP同步客户端
在大多数有价值的例子中，客户端通常比服务端编码要简单（因为服务端需要处理多个客户端请求）。
下面的代码展示了不符合这条规则的一个例外：
size_t read_complete(char * buf, const error_code & err, size_t bytes)
{
if ( err) return 0;
bool found = std::find(buf, buf + bytes, '\n') < buf + bytes;
// 我们一个一个读取直到读到回车，不缓存
return found ? 0 : 1;
}
void sync_echo(std::string msg) {
msg += "\n”;
ip::tcp::socket sock(service);
sock.connect(ep);
sock.write_some(buffer(msg));
char buf[1024];
int bytes = read(sock, buffer(buf), boost::bind(read_complete,buf,_1,_2));
std::string copy(buf, bytes - 1);
msg = msg.substr(0, msg.size() - 1);
std::cout << "server echoed our " << msg << ": "<< (copy == msg ? "OK" : "FAIL") << std::endl;
sock.close();
}
int main(int argc, char* argv[]) {
char* messages[] = { "John says hi", "so does James", "Lucy just got home", "Boost.Asio is Fun!", 0 };
boost::thread_group threads;
for ( char ** message = messages; *message; ++message) {
threads.create_thread( boost::bind(sync_echo, *message));
boost::this_thread::sleep( boost::posix_time::millisec(100));
}
threads.join_all();
}
核心功能sync_echo。它包含了连接到服务端，发送信息然后等待回显的所有逻辑。
你会发现，在读取时，我使用了自由函数read()，因为我想要读’\n’之前的所有内容。sock.read_some()方法满足不了这个要求，因为它只会读可用的，而不是全部的消息。
read()方法的第三个参数是完成处理句柄。当读取到完整消息时，它返回0。否则，它会返回我下一步（直到读取结束）能都到的最大的缓冲区大小。在我们的例子中，返回结果始终是1，因为我永远不想读的消息比我们需要的更多。
在main()中，我们创建了几个线程；每个线程负责把消息发送到客户端，然后等待操作结束。如果你运行这个程序，你会看到下面的输出：
server echoed our John says hi: OK
server echoed our so does James: OK
server echoed our Lucy just got home: OK
server echoed our Boost.Asio is Fun!: OK
注意：因为我们是同步的，所以不需要调用service.run()。
TCP同步服务端
回显同步服务端的编写非常容易，参考如下的代码片段：
io_service service;
size_t read_complete(char * buff, const error_code & err, size_t bytes) {
if ( err) return 0;
bool found = std::find(buff, buff + bytes, '\n') < buff + bytes;
// 我们一个一个读取直到读到回车，不缓存
return found ? 0 : 1;
}
void handle_connections() {
ip::tcp::acceptor acceptor(service, ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(),8001));
char buff[1024];
while ( true) {
ip::tcp::socket sock(service);
acceptor.accept(sock);
int bytes = read(sock, buffer(buff), boost::bind(read_complete,buff,_1,_2));
std::string msg(buff, bytes);
sock.write_some(buffer(msg));
sock.close();
}
}
int main(int argc, char* argv[]) {
handle_connections();
}
服务端的逻辑主要在handle_connections()。因为是单线程，我们接受一个客户端请求，读取它发送给我们的消息，然后回显，然后等待下一个连接。可以确定，当两个客户端同时连接时，第二个客户端需要等待服务端处理完第一个客户端的请求。
还是要注意因为我们是同步的，所以不需要调用service.run()。
TCP异步客户端
当我们开始异步时，编码会变得稍微有点复杂。我们会构建在第二章 保持活动中展示的connection类。
观察这个章节中接下来的代码，你会发现每个异步操作启动了新的异步操作，以保持service.run()一直工作。
首先，核心功能如下：
#define MEM_FN(x) boost::bind(&self_type::x, shared_from_this())
#define MEM_FN1(x,y) boost::bind(&self_type::x, shared_from_this(),y)
#define MEM_FN2(x,y,z) boost::bind(&self_type::x, shared_from_this(),y,z)
class talk_to_svr : public boost::enable_shared_from_this<talk_to_svr> , boost::noncopyable {
typedef talk_to_svr self_type;
talk_to_svr(const std::string & message) : sock_(service), started_(true), message_(message) {}
void start(ip::tcp::endpoint ep) {
sock_.async_connect(ep, MEM_FN1(on_connect,_1));
}
public:
typedef boost::system::error_code error_code;
typedef boost::shared_ptr<talk_to_svr> ptr;
static ptr start(ip::tcp::endpoint ep, const std::string &message) {
ptr new_(new talk_to_svr(message));
new_->start(ep);
return new_;
}
void stop() {
if ( !started_) return;
started_ = false;
sock_.close();
}
bool started() { return started_; }
...
private:
ip::tcp::socket sock_;
enum { max_msg = 1024 };
char read_buffer_[max_msg];
char write_buffer_[max_msg];
bool started_;
std::string message_;
};
我们需要一直使用指向talk_to_svr的智能指针，这样的话当在tack_to_svr的实例上有异步操作时，那个实例是一直活动的。为了避免错误，比如在栈上构建一个talk_to_svr对象的实例时，我把构造方法设置成了私有而且不允许拷贝构造（继承自boost::noncopyable）。
我们有了核心方法，比如start(),stop()和started()，它们所做的事情也正如它们名字表达的一样。如果需要建立连接，调用talk_to_svr::start(endpoint, message)即可。我们同时还有一个read缓冲区和一个write缓冲区。（read_buufer_和write_buffer_）。
MEM_FN 是一个方便使用的宏，它们通过shared_ptr_from_this()方法强制使用一个指向 *this *的智能指针。
下面的几行代码和之前的解释非常不同：
//等同于 "sock_.async_connect(ep, MEM_FN1(on_connect,_1));"
sock_.async_connect(ep,boost::bind(&talk_to_svr::on_connect,shared_ptr_from_this(),_1));
sock_.async_connect(ep, boost::bind(&talk_to_svr::on_connect,this,_1));
在上述例子中，我们正确的创建了async_connect的完成处理句柄；在调用完成处理句柄之前它会保留一个指向talk_to_server实例的智能指针，从而保证当其发生时talk_to_server实例还是保持活动的。
在接下来的例子中，我们错误地创建了完成处理句柄，当它被调用时，talk_to_server实例很可能已经被释放了。
从socket读取或写入时，你使用如下的代码片段：
void do_read() {
async_read(sock_, buffer(read_buffer_), MEM_FN2(read_complete,_1,_2), MEM_FN2(on_read,_1,_2));
}
void do_write(const std::string & msg) {
if ( !started() ) return;
std::copy(msg.begin(), msg.end(), write_buffer_);
sock_.async_write_some( buffer(write_buffer_, msg.size()), MEM_FN2(on_write,_1,_2));
}
size_t read_complete(const boost::system::error_code & err, size_t bytes) {
// 和TCP客户端中的类似
}
do_read()方法会保证当on_read()被调用的时候，我们从服务端读取一行。do_write()方法会先把信息拷贝到缓冲区（考虑到当async_write发生时msg可能已经超出范围被释放），然后保证实际的写入操作发生时on_write()被调用。
然后是最重要的方法，这个方法包含了类的主要逻辑：
void on_connect(const error_code & err) {
if ( !err) do_write(message_ + "\n");
else stop();
}
void on_read(const error_code & err, size_t bytes) {
if ( !err) {
std::string copy(read_buffer_, bytes - 1);
std::cout << "server echoed our " << message_ << ": " << (copy == message_ ? "OK" : "FAIL") << std::endl;
}
stop();
}
void on_write(const error_code & err, size_t bytes) {
do_read();
}
当连接成功之后，我们发送消息到服务端,do_write()。当write操作结束时，on_write()被调用，它初始化了一个do_read()方法，当do_read()完成时。on_read()被调用；这里，我们简单的检查一下返回的信息是否是服务端的回显，然后退出服务。
我们会发送三个消息到服务端让它变得更有趣一点：
int main(int argc, char* argv[]) {
ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string("127.0.0.1"), 8001);
char* messages[] = { "John says hi", "so does James", "Lucy got home", 0 };
for ( char ** message = messages; *message; ++message) {
talk_to_svr::start( ep, *message);
boost::this_thread::sleep( boost::posix_time::millisec(100));
}
service.run();
}
上述的代码会生成如下的输出：
server echoed our John says hi: OK
server echoed our so does James: OK
server echoed our Lucy just got home: OK
TCP异步服务端
核心功能和同步服务端的功能类似，如下：
class talk_to_client : public boost::enable_shared_from_this<talk_to_
client>, boost::noncopyable {
typedef talk_to_client self_type;
talk_to_client() : sock_(service), started_(false) {}
public:
typedef boost::system::error_code error_code;
typedef boost::shared_ptr<talk_to_client> ptr;
void start() {
started_ = true;
do_read();
}
static ptr new_() {
ptr new_(new talk_to_client);
return new_;
}
void stop() {
if ( !started_) return;
started_ = false;
sock_.close();
}
ip::tcp::socket & sock() { return sock_;}
...
private:
ip::tcp::socket sock_;
enum { max_msg = 1024 };
char read_buffer_[max_msg];
char write_buffer_[max_msg];
bool started_;
};
因为我们是非常简单的回显服务，这里不需要is_started()方法。对每个客户端，仅仅读取它的消息，回显，然后关闭它。
do_read()，do_write()和read_complete()方法和TCP同步服务端的完全一致。
主要的逻辑同样是在on_read()和on_write()方法中：
void on_read(const error_code & err, size_t bytes) {
if ( !err) {
std::string msg(read_buffer_, bytes);
do_write(msg + "\n");
}
stop();
}
void on_write(const error_code & err, size_t bytes) {
do_read();
}
对客户端的处理如下：
ip::tcp::acceptor acceptor(service, ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(),8001));
void handle_accept(talk_to_client::ptr client, const error_code & err)
{
client->start();
talk_to_client::ptr new_client = talk_to_client::new_();
acceptor.async_accept(new_client->sock(), boost::bind(handle_accept,new_client,_1));
}
int main(int argc, char* argv[]) {
talk_to_client::ptr client = talk_to_client::new_();
acceptor.async_accept(client->sock(), boost::bind(handle_accept,client,_1));
service.run();
}
每一次客户端连接到服务时，handle_accept被调用，它会异步地从客户端读取，然后同样异步地等待一个新的客户端。
代码
你会在这本书相应的代码中得到所有4个应用（TCP回显同步客户端，TCP回显同步服务端，TCP回显异步客户端，TCP回显异步服务端）。当测试时，你可以使用任意客户端/服务端组合（比如，一个异步客户端和一个同步服务端）。
UDP回显服务端/客户端
因为UDP不能保证所有信息都抵达接收者，我们不能保证“信息以回车结尾”。 没收到消息，我们只是回显，但是没有socket去关闭（在服务端），因为我们是UDP。
UDP同步回显客户端
UDP回显客户端比TCP回显客户端要简单：
ip::udp::endpoint ep( ip::address::from_string("127.0.0.1"), 8001);
void sync_echo(std::string msg) {
ip::udp::socket sock(service, ip::udp::endpoint(ip::udp::v4(), 0));
sock.send_to(buffer(msg), ep);
char buff[1024];
ip::udp::endpoint sender_ep;
int bytes = sock.receive_from(buffer(buff), sender_ep);
std::string copy(buff, bytes);
std::cout << "server echoed our " << msg << ": " << (copy == msg ? "OK" : "FAIL") << std::endl;
sock.close();
}
int main(int argc, char* argv[]) {
char* messages[] = { "John says hi", "so does James", "Lucy got home", 0 };
boost::thread_group threads;
for ( char ** message = messages; *message; ++message) {
threads.create_thread( boost::bind(sync_echo, *message));
boost::this_thread::sleep( boost::posix_time::millisec(100));
}
threads.join_all();
}
所有的逻辑都在synch_echo()中；连接到服务端，发送消息，接收服务端的回显，然后关闭连接。
UDP同步回显服务端
UDP回显服务端会是你写过的最简单的服务端：
io_service service;
void handle_connections() {
char buff[1024];
ip::udp::socket sock(service, ip::udp::endpoint(ip::udp::v4(), 8001));
while ( true) {
ip::udp::endpoint sender_ep;
int bytes = sock.receive_from(buffer(buff), sender_ep);
std::string msg(buff, bytes);
sock.send_to(buffer(msg), sender_ep);
}
}
int main(int argc, char* argv[]) {
handle_connections();
}
它非常简单，而且能很好的自释。
我把异步UDP客户端和服务端留给读者当作一个练习。
总结
我们已经写了完整的应用，最终让Boost.Asio得以工作。回显应用是开始学习一个库时非常好的工具。你可以经常学习和运行这个章节所展示的代码，这样你就可以非常容易地记住这个库的基础。 在下一章，我们会建立更复杂的客户端/服务端应用，我们要确保避免低级错误，比如内存泄漏，死锁等等。