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Linux多線程服務端程式設計 第八章 muduo 網絡庫設計與實作 後半部分

作者：明政面朝大海春暖花開

C++标準庫提供了一些工具和類來提高TimerQueue的線程安全性。線程安全性是指多個線程同時通路同一個對象時，不會發生不正确的結果或者崩潰的情況。

在C++标準庫中，可以使用互斥鎖（mutex）來保護TimerQueue的通路。互斥鎖是一種同步原語，可以確定同一時間隻有一個線程可以通路被保護的資源。當一個線程想要通路TimerQueue時，它需要先擷取互斥鎖，然後執行相應的操作，最後釋放互斥鎖，以便其他線程可以繼續通路。

下面是一個使用互斥鎖提高TimerQueue線程安全性的示例：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

class TimerQueue {
public:
    void addTimer(int duration) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
        // 執行添加定時器的操作
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(duration));
        std::cout << "Timer added: " << duration << " seconds" << std::endl;
    }

private:
    std::mutex mutex_;
};

int main() {
    TimerQueue timerQueue;

    std::thread t1([&]() {
        timerQueue.addTimer(3);
    });

    std::thread t2([&]() {
        timerQueue.addTimer(5);
    });

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

在上面的示例中，TimerQueue類中的addTimer方法使用了std::lock_guardstd::mutex來保護對TimerQueue的通路。這樣，當一個線程正在執行addTimer方法時，其他線程就無法同時通路TimerQueue，進而避免了競态條件（race condition）的發生。

在主函數中，我們建立了兩個線程t1和t2，分别調用了timerQueue的addTimer方法。由于互斥鎖的保護，這兩個線程的addTimer操作不會互相幹擾，可以安全地并發執行。

總之，使用互斥鎖可以提高TimerQueue的線程安全性，確定多個線程對TimerQueue的操作不會産生競态條件。

C++标準庫中沒有提供EventLoopThread類，但是可以通過自定義類來實作類似的功能。

EventLoopThread類是一種用于在單獨的線程中運作事件循環的封裝。它通常用于在主線程中建立一個新的線程，并在該線程中運作事件循環，以處理異步事件。

下面是一個簡單的示例，展示了如何使用C++标準庫來實作一個類似EventLoopThread的功能：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <condition_variable>

class EventLoopThread {
public:
    EventLoopThread() : running(false) {}

    void start() {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
        if (running) {
            return;
        }
        running = true;
        thread = std::thread(&EventLoopThread::run, this);
        cv.wait(lock, [this] { return running; });
    }

    void stop() {
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
            if (!running) {
                return;
            }
            running = false;
        }
        cv.notify_one();
        thread.join();
    }

private:
    void run() {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
        cv.notify_one();
        while (running) {
            // 事件循環處理邏輯
            std::cout << "Event loop is running" << std::endl;
            // 模拟事件處理
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        }
    }

    std::thread thread;
    std::mutex mutex;
    std::condition_variable cv;
    bool running;
};

int main() {
    EventLoopThread eventLoopThread;
    eventLoopThread.start();

    // 模拟主線程執行其他任務
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));

    eventLoopThread.stop();
    return 0;
}

在上面的示例中，EventLoopThread類封裝了一個事件循環，并在單獨的線程中運作該事件循環。在start()函數中，它建立了一個新的線程，并在該線程中調用run()函數來運作事件循環。在stop()函數中，它停止事件循環并等待線程退出。

主函數中建立了一個EventLoopThread對象，并通過調用start()函數來啟動事件循環。然後，主線程執行其他任務，模拟異步事件的處理。最後，通過調用stop()函數來停止事件循環。

這個示例展示了如何使用C++标準庫來實作一個類似EventLoopThread的功能，通過封裝事件循環和線程的建立、啟動和停止邏輯，提供了一種友善的方式來處理異步事件。

C++标準庫本身并沒有提供TCP網絡庫的實作，但是可以使用第三方庫來實作TCP網絡功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的網絡通信功能。Boost.Asio基于C++标準庫的異步IO模型，可以實作高效的網絡通信。

以下是一個使用Boost.Asio實作TCP網絡庫的簡單示例：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>

using boost::asio::ip::tcp;

class Server {
public:
    Server(boost::asio::io_context& io_context, short port)
        : acceptor_(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), port))
    {
        do_accept();
    }

private:
    void do_accept()
    {
        acceptor_.async_accept(
            [this](boost::system::error_code ec, tcp::socket socket)
            {
                if (!ec)
                {
                    std::cout << "Accepted connection from: " << socket.remote_endpoint() << std::endl;
                    // 處理連接配接
                }

                do_accept();
            });
    }

    tcp::acceptor acceptor_;
};

int main()
{
    try
    {
        boost::asio::io_context io_context;
        Server server(io_context, 1234);
        io_context.run();
    }
    catch (std::exception& e)
    {
        std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

上面的示例代碼實作了一個簡單的TCP伺服器，它監聽本地的1234端口，并在有新的連接配接時輸出連接配接的遠端位址。你可以根據需要在do_accept函數中編寫具體的連接配接處理邏輯。

C++标準庫本身并沒有提供TcpServer類，但是可以使用第三方庫來實作TCP伺服器功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的功能。

下面是一個使用Boost.Asio庫實作的簡單TcpServer的示例：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

class TcpServer {
public:
    TcpServer(boost::asio::io_context& io_context, int port)
        : acceptor_(io_context, boost::asio::ip::tcp::endpoint(boost::asio::ip::tcp::v4(), port))
    {
        startAccept();
    }

private:
    void startAccept()
    {
        std::cout << "Waiting for new connections..." << std::endl;
        auto newConnection = std::make_shared<boost::asio::ip::tcp::socket>(acceptor_.get_executor().context());

        acceptor_.async_accept(*newConnection, [this, newConnection](const boost::system::error_code& error) {
            if (!error) {
                std::cout << "New connection accepted." << std::endl;
                // 處理新連接配接
            }

            startAccept(); // 繼續等待新連接配接
        });
    }

private:
    boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor_;
};

int main()
{
    boost::asio::io_context io_context;
    TcpServer server(io_context, 12345);

    io_context.run();

    return 0;
}

上述示例中，TcpServer類在構造函數中建立了一個acceptor對象，并綁定到指定的端口。在startAccept函數中，通過調用async_accept函數異步等待新的連接配接，并在連接配接建立後執行回調函數。在回調函數中可以處理新連接配接的邏輯，然後再次調用startAccept函數繼續等待新連接配接。

在main函數中，建立了一個io_context對象，并将其傳遞給TcpServer類。最後調用io_context的run函數來啟動事件循環，開始接受新連接配接。

請注意，這隻是一個簡單的示例，實際的TCP伺服器可能需要更多的邏輯來處理連接配接和資料傳輸。

C++标準庫本身并沒有提供TcpConnection類，但是可以使用第三方庫來實作TCP連接配接功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的功能。

以下是一個使用Boost.Asio實作TCP連接配接的簡單示例：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>

using boost::asio::ip::tcp;

class TcpConnection {
public:
    TcpConnection(boost::asio::io_context& io_context)
        : socket_(io_context)
    {
    }

    tcp::socket& socket()
    {
        return socket_;
    }

    void start()
    {
        boost::asio::async_read(socket_, boost::asio::buffer(data_, max_length),
            [this](boost::system::error_code ec, std::size_t length)
            {
                if (!ec) {
                    handleRead(length);
                }
            });
    }

    void handleRead(std::size_t length)
    {
        std::cout << "Received message: " << std::string(data_, length) << std::endl;
        
        // Echo the message back to the client
        boost::asio::async_write(socket_, boost::asio::buffer(data_, length),
            [this](boost::system::error_code ec, std::size_t /*length*/)
            {
                if (!ec) {
                    start();
                }
            });
    }

private:
    tcp::socket socket_;
    enum { max_length = 1024 };
    char data_[max_length];
};

int main()
{
    boost::asio::io_context io_context;

    // Create a TCP server and accept new connections
    tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 1234));
    tcp::socket socket(io_context);
    acceptor.accept(socket);

    // Create a TCP connection object for the accepted connection
    TcpConnection connection(io_context);
    connection.start();

    io_context.run();

    return 0;
}

在上面的示例中，TcpConnection類封裝了一個TCP連接配接，它包含一個boost::asio::ip::tcp::socket對象用于進行資料傳輸。在start()函數中，我們使用async_read()函數異步讀取從用戶端發送過來的資料，并在handleRead()函數中處理接收到的資料。然後，我們使用async_write()函數将資料回送給用戶端。在主函數中，我們建立一個TcpConnection對象，并通過acceptor.accept()函數接受新的連接配接。然後，我們調用connection.start()函數開始處理連接配接。最後，我們調用io_context.run()函數來運作事件循環，等待處理連接配接和資料傳輸。

C++标準庫本身并沒有提供TcpConnection類，但是可以使用第三方庫來實作TCP連接配接功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的功能。

在Boost.Asio中，當TCP連接配接斷開時，會觸發一個錯誤碼，可以通過檢查錯誤碼來判斷連接配接是否已經斷開。

以下是一個使用Boost.Asio實作TCP連接配接斷開的示例：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>

using boost::asio::ip::tcp;

class TcpClient {
public:
    TcpClient(boost::asio::io_context& io_context, const std::string& host, const std::string& port)
        : socket_(io_context)
    {
        tcp::resolver resolver(io_context);
        tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve(host, port);
        boost::asio::connect(socket_, endpoints);
    }

    void start()
    {
        boost::asio::async_read(socket_, boost::asio::buffer(data_, max_length),
            [this](boost::system::error_code ec, std::size_t length)
            {
                if (!ec) {
                    std::cout << "Received data: " << data_ << std::endl;
                    start(); // Continue reading data
                } else if (ec == boost::asio::error::eof) {
                    std::cout << "Connection closed by peer" << std::endl;
                } else {
                    std::cerr << "Error: " << ec.message() << std::endl;
                }
            });
    }

private:
    tcp::socket socket_;
    enum { max_length = 1024 };
    char data_[max_length];
};

int main()
{
    try {
        boost::asio::io_context io_context;
        TcpClient client(io_context, "localhost", "1234");
        client.start();
        io_context.run();
    } catch (std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上述示例中，當連接配接斷開時，會收到boost::asio::error::eof錯誤碼，表示連接配接被對方關閉。可以根據不同的錯誤碼來處理不同的情況。

C++标準庫本身并沒有提供Buffer類，但是可以使用第三方庫來實作資料緩沖區的功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的功能。

在Boost.Asio中，可以使用boost::asio::buffer來建立一個資料緩沖區，用于讀取資料。buffer可以接受不同類型的參數，包括原始指針、數組、STL容器等。

以下是一個使用Boost.Asio讀取資料的簡單示例：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>

using boost::asio::ip::tcp;

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;
    tcp::socket socket(io_context);

    // 連接配接到伺服器
    tcp::endpoint endpoint(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 1234);
    socket.connect(endpoint);

    // 建立緩沖區并讀取資料
    char data[1024];
    boost::system::error_code error;
    size_t length = socket.read_some(boost::asio::buffer(data), error);

    if (error == boost::asio::error::eof) {
        // 連接配接已關閉
        std::cout << "Connection closed by peer." << std::endl;
    } else if (error) {
        // 發生錯誤
        std::cout << "Error: " << error.message() << std::endl;
    } else {
        // 列印接收到的資料
        std::cout << "Received data: " << data << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上述示例中，首先建立了一個TCP socket并連接配接到伺服器。然後使用boost::asio::buffer建立了一個長度為1024的緩沖區data，并調用socket.read_some讀取資料。讀取的資料存儲在緩沖區中，然後可以對其進行處理，比如列印出來。

注意，上述示例中使用的是同步的讀取操作，即read_some會一直阻塞直到有資料可讀。如果需要異步讀取，可以使用boost::asio::async_read函數。

C++标準庫本身并沒有提供TcpConnection類，但是可以使用第三方庫來實作TCP連接配接功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的功能。

在Boost.Asio中，可以使用Buffer作為輸入緩沖區來接收從TCP連接配接中讀取的資料。

以下是一個使用Boost.Asio實作TCP連接配接讀取資料并使用Buffer的示例：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>

using boost::asio::ip::tcp;

class TcpClient {
public:
    TcpClient(boost::asio::io_context& io_context) : socket_(io_context) {}

    void Connect(const std::string& host, const std::string& port) {
        tcp::resolver resolver(socket_.get_executor());
        tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve(host, port);

        boost::asio::connect(socket_, endpoints);
    }

    void Read() {
        boost::asio::streambuf buffer;
        boost::system::error_code error;

        // 從socket中讀取資料到buffer中
        boost::asio::read(socket_, buffer, error);

        if (error) {
            std::cout << "Error reading data: " << error.message() << std::endl;
        } else {
            // 從buffer中提取資料并進行處理
            std::istream input(&buffer);
            std::string data;
            std::getline(input, data);
            std::cout << "Received data: " << data << std::endl;
        }
    }

private:
    tcp::socket socket_;
};

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;

    TcpClient client(io_context);
    client.Connect("localhost", "8080");
    client.Read();

    return 0;
}

在上面的示例中，TcpClient類使用Boost.Asio庫實作了TCP連接配接的功能。在Read()函數中，首先建立了一個streambuf對象作為輸入緩沖區。然後使用boost::asio::read()函數從socket中讀取資料到buffer中。如果讀取過程中出現錯誤，會列印錯誤資訊。如果讀取成功，會從buffer中提取資料并進行處理。在這個示例中，隻是簡單地将資料列印出來，實際應用中可以根據具體需求進行處理。

C++标準庫本身并沒有提供TcpConnection類，但是可以使用第三方庫來實作TCP連接配接功能。

一個常用的第三方庫是Boost.Asio，它是一個跨平台的網絡程式設計庫，提供了TCP和UDP的功能。

在Boost.Asio中，可以使用Buffer作為輸入緩沖區來接收從TCP連接配接中讀取的資料。

以下是一個使用Boost.Asio實作TCP連接配接讀取資料并使用Buffer的示例：

#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>

using boost::asio::ip::tcp;

class TcpClient {
public:
    TcpClient(boost::asio::io_context& io_context) : socket_(io_context) {}

    void Connect(const std::string& host, const std::string& port) {
        tcp::resolver resolver(socket_.get_executor());
        tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve(host, port);

        boost::asio::connect(socket_, endpoints);
    }

    void Read() {
        boost::asio::streambuf buffer;
        boost::system::error_code error;

        // 從socket中讀取資料到buffer中
        boost::asio::read(socket_, buffer, error);

        if (error) {
            std::cout << "Error reading data: " << error.message() << std::endl;
        } else {
            // 從buffer中提取資料并進行處理
            std::istream input(&buffer);
            std::string data;
            std::getline(input, data);
            std::cout << "Received data: " << data << std::endl;
        }
    }

private:
    tcp::socket socket_;
};

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;

    TcpClient client(io_context);
    client.Connect("localhost", "8080");
    client.Read();

    return 0;
}

在上面的示例中，TcpClient類使用Boost.Asio庫實作了TCP連接配接的功能。在Read()函數中，首先建立了一個streambuf對象作為輸入緩沖區。然後使用boost::asio::read()函數從socket中讀取資料到buffer中。如果讀取過程中出現錯誤，會列印錯誤資訊。如果讀取成功，會從buffer中提取資料并進行處理。在這個示例中，隻是簡單地将資料列印出來，實際應用中可以根據具體需求進行處理。

C++标準庫并沒有提供名為TcpConnection的類。然而，您可以使用第三方庫來實作TCP連接配接功能。這裡給出一個簡單的示例，使用Boost.Asio庫來建立一個TcpConnection類：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

using namespace boost::asio;
using ip::tcp;

class TcpConnection {
public:
    TcpConnection(boost::asio::io_service& io_service) : socket_(io_service) {}

    void connect(const std::string& host, const std::string& port) {
        tcp::resolver resolver(socket_.get_io_service());
        tcp::resolver::query query(host, port);
        tcp::resolver::iterator endpoint_iterator = resolver.resolve(query);

        boost::asio::connect(socket_, endpoint_iterator);
    }

    void send(const std::string& message) {
        boost::asio::write(socket_, boost::asio::buffer(message));
    }

    std::string receive() {
        boost::asio::streambuf buffer;
        boost::asio::read_until(socket_, buffer, '\n');
        std::string message(boost::asio::buffer_cast<const char*>(buffer.data()), buffer.size());
        return message;
    }

    void close() {
        socket_.close();
    }

private:
    tcp::socket socket_;
};

int main() {
    boost::asio::io_service io_service;
    TcpConnection connection(io_service);

    connection.connect("127.0.0.1", "8080");
    connection.send("Hello, server!");

    std::string response = connection.receive();
    std::cout << "Received response from server: " << response << std::endl;

    connection.close();

    return 0;
}

上述示例中，TcpConnection類封裝了Boost.Asio庫的相關功能來實作TCP連接配接。通過connect()函數可以與伺服器建立連接配接，send()函數可以發送消息，receive()函數可以接收消息，close()函數可以關閉連接配接。

在main函數中，我們建立了一個TcpConnection對象，通過connect()函數與伺服器建立連接配接，然後使用send()函數發送消息，再使用receive()函數接收伺服器的響應。最後，通過close()函數關閉連接配接。

請注意，這隻是一個簡單的示例，實際使用時可能需要更多的錯誤處理和其他功能。

在C++标準庫中，SIGPIPE是一個信号，用于處理在一個程序中向已關閉的socket發送資料時産生的異常情況。

當一個程序向一個已關閉的socket發送資料時，作業系統會發送一個SIGPIPE信号給該程序，以通知它發生了一個錯誤。預設情況下，程序會終止運作并且不會處理這個信号。

為了避免程序終止，可以通過忽略SIGPIPE信号或者自定義信号處理函數來處理它。

以下是一個忽略SIGPIPE信号的示例：

#include <iostream>
#include <csignal>
#include <unistd.h>

void signalHandler(int signum) {
    std::cout << "Received signal: " << signum << std::endl;
}

int main() {
    // 注冊信号處理函數
    signal(SIGPIPE, signalHandler);

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 連接配接到伺服器

    // 向已關閉的socket發送資料
    write(sockfd, "Hello", 5);

    // 關閉socket
    close(sockfd);

    return 0;
}

在上述示例中，我們使用signal函數注冊了一個信号處理函數signalHandler來處理SIGPIPE信号。當向已關閉的socket發送資料時，作業系統會發送SIGPIPE信号，而我們的信号處理函數會被調用并列印出信号編号。

注意，忽略SIGPIPE信号可能會導緻一些潛在的問題，是以在實際應用中，需要根據具體情況來決定如何處理SIGPIPE信号。

在C++标準庫中，TCPNoDelay和TCPKeepAlive是兩個TCP選項，用于控制TCP連接配接的行為。

  1. TCPNoDelay選項：該選項用于禁用Nagle算法，該算法會将小的TCP資料包合并成更大的資料包以減少網絡傳輸的次數。通過禁用Nagle算法，可以減少資料傳輸的延遲，适用于實時性要求較高的應用場景。

下面是一個使用TCPNoDelay選項的示例：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

using namespace boost::asio;
using ip::tcp;

int main() {
    boost::asio::io_service io_service;
    tcp::socket socket(io_service);

    // 設定TCPNoDelay選項
    boost::asio::ip::tcp::no_delay option(true);
    socket.set_option(option);

    // 連接配接到伺服器
    tcp::endpoint endpoint(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 1234);
    socket.connect(endpoint);

    // 發送資料
    std::string message = "Hello, server!";
    boost::system::error_code error;
    boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(message), error);
    if (error) {
        std::cout << "Send failed: " << error.message() << std::endl;
    }

    return 0;
}
  1. TCPKeepAlive選項：該選項用于啟用TCP的Keep-Alive機制，該機制會定期發送一個空的資料包給對方，以檢測連接配接是否仍然活躍。如果對方在一定時間内沒有回複，則認為連接配接已斷開。通過啟用Keep-Alive機制，可以檢測到連接配接的斷開，進而采取相應的處理措施。

下面是一個使用TCPKeepAlive選項的示例：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

using namespace boost::asio;
using ip::tcp;

int main() {
    boost::asio::io_service io_service;
    tcp::socket socket(io_service);

    // 設定TCPKeepAlive選項
    boost::asio::socket_base::keep_alive option(true);
    socket.set_option(option);

    // 連接配接到伺服器
    tcp::endpoint endpoint(boost::asio::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 1234);
    socket.connect(endpoint);

    // 發送資料
    std::string message = "Hello, server!";
    boost::system::error_code error;
    boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(message), error);
    if (error) {
        std::cout << "Send failed: " << error.message() << std::endl;
    }

    return 0;
}

請注意，這些示例使用了Boost.Asio庫來實作TCP連接配接和操作。

在C++标準庫中，WriteCompleteCallback和HighWaterMarkCallback是兩個回調函數，用于處理網絡程式設計中的寫操作完成和高水位标記的事件。

  1. WriteCompleteCallback：該回調函數在寫操作完成後被調用。它通常用于在發送資料完成後進行一些後續處理，例如列印日志、發送下一個資料等。回調函數的定義如下： 
typedef std::function<void()> WriteCompleteCallback;

以下是一個使用WriteCompleteCallback的示例：

void onWriteComplete() {
    std::cout << "Write operation completed." << std::endl;
}

int main() {
    // 建立一個TCP連接配接
    TCPConnection connection;

    // 設定寫完成回調函數
    connection.setWriteCompleteCallback(onWriteComplete);

    // 發送資料
    connection.send("Hello, World!");

    return 0;
}
  1. HighWaterMarkCallback：該回調函數在寫緩沖區達到高水位标記時被調用。它通常用于在寫緩沖區滿時進行流量控制或其他處理。回調函數的定義如下： 
typedef std::function<void()> HighWaterMarkCallback;

以下是一個使用HighWaterMarkCallback的示例：

void onHighWaterMark() {
    std::cout << "Write buffer reached high water mark." << std::endl;
}

int main() {
    // 建立一個TCP連接配接
    TCPConnection connection;

    // 設定高水位标記回調函數
    connection.setHighWaterMarkCallback(onHighWaterMark);

    // 發送大量資料，使寫緩沖區達到高水位标記
    connection.send("A large amount of data...");

    return 0;
}

通過設定這兩個回調函數，我們可以在寫操作完成和寫緩沖區達到高水位标記時執行相應的邏輯。

在C++标準庫中，可以使用多線程來實作TCP伺服器。多線程TCP伺服器可以同時處理多個用戶端連接配接，提高伺服器的并發性能。

下面是一個使用C++标準庫實作的多線程TCP伺服器的示例：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <vector>
#include <boost/asio.hpp>

using namespace boost::asio;

// 處理用戶端連接配接的線程函數
void handleClient(ip::tcp::socket clientSocket)
{
    try {
        // 讀取用戶端發送的資料
        char buffer[1024];
        std::size_t bytesRead = clientSocket.read_some(buffer, sizeof(buffer));

        // 處理用戶端發送的資料
        std::string message(buffer, bytesRead);
        std::cout << "Received message: " << message << std::endl;

        // 向用戶端發送響應資料
        std::string response = "Hello from server";
        clientSocket.write_some(buffer(response.c_str(), response.size()));
    } catch (std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception in thread: " << e.what() << std::endl;
    }
}

int main()
{
    try {
        io_service ioService;
        ip::tcp::acceptor acceptor(ioService, ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(), 12345));

        std::cout << "Server started" << std::endl;

        while (true) {
            // 等待用戶端連接配接
            ip::tcp::socket clientSocket(ioService);
            acceptor.accept(clientSocket);

            // 建立新的線程處理用戶端連接配接
            std::thread clientThread(handleClient, std::move(clientSocket));
            clientThread.detach();
        }
    } catch (std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述示例中，使用了io_service來處理網絡事件循環。在主線程中，通過acceptor等待用戶端連接配接，并在接收到連接配接後建立新的線程來處理用戶端連接配接。在handleClient函數中，處理用戶端的讀寫操作。每個用戶端連接配接都會在獨立的線程中進行處理，進而實作了多線程的TCP伺服器。

在C++标準庫中，Connector是一個用于建立TCP連接配接的類。它提供了一種簡單的方式來建立一個TCP用戶端，并與伺服器建立連接配接。

Connector類的主要功能是封裝了與伺服器建立連接配接的過程，包括建立套接字、設定套接字選項、連接配接伺服器等。它可以在背景進行連接配接操作，并在連接配接成功或失敗時調用相應的回調函數。

以下是一個使用Connector的示例：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

using boost::asio::ip::tcp;

class Connector {
public:
    Connector(boost::asio::io_context& io_context, const std::string& server_ip, const std::string& server_port)
        : socket_(io_context)
    {
        tcp::resolver resolver(io_context);
        tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve(server_ip, server_port);

        boost::asio::async_connect(socket_, endpoints,
            [this](boost::system::error_code ec, const tcp::endpoint&) {
                if (!ec) {
                    std::cout << "Connected to server." << std::endl;
                }
                else {
                    std::cout << "Failed to connect to server: " << ec.message() << std::endl;
                }
            });
    }

private:
    tcp::socket socket_;
};

int main() {
    boost::asio::io_context io_context;
    Connector connector(io_context, "127.0.0.1", "8080");
    io_context.run();

    return 0;
}

在上面的示例中，我們建立了一個Connector對象，并傳入了伺服器的IP位址和端口号。在構造函數中，我們使用boost::asio庫的tcp::resolver來解析伺服器的位址，并使用async_connect函數來異步連接配接伺服器。連接配接成功或失敗後，回調函數将被調用，并輸出相應的資訊。

請注意，上述示例使用了boost::asio庫來實作異步操作。您可以根據自己的需求選擇其他的網絡庫來實作類似的功能。

在C++标準庫中，TcpClient是一個用于建立TCP用戶端的類。它提供了一種簡單的方式來與伺服器建立連接配接，并進行資料的發送和接收。

TcpClient類的主要功能包括建立套接字、連接配接伺服器、發送資料和接收資料等。

下面是一個使用C++标準庫實作的TcpClient的示例：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

using namespace boost::asio;

int main()
{
    try {
        // 建立io_service對象
        io_service ioService;

        // 建立socket對象
        ip::tcp::socket socket(ioService);

        // 解析伺服器位址
        ip::tcp::endpoint endpoint(ip::address::from_string("127.0.0.1"), 12345);

        // 連接配接伺服器
        socket.connect(endpoint);

        // 發送資料
        std::string message = "Hello, server!";
        boost::system::error_code error;
        boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(message), error);
        if (error) {
            throw boost::system::system_error(error);
        }

        // 接收資料
        boost::asio::streambuf receiveBuffer;
        boost::asio::read_until(socket, receiveBuffer, "\n");
        std::string receivedData((std::istreambuf_iterator<char>(&receiveBuffer)), std::istreambuf_iterator<char>());
        std::cout << "Received data: " << receivedData << std::endl;

        // 關閉連接配接
        socket.close();
    } catch (std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述示例中，首先建立了一個io_service對象，然後建立了一個socket對象。然後使用ip::tcp::endpoint類解析伺服器位址，并使用socket對象連接配接伺服器。接下來，使用boost::asio::write函數發送資料，使用boost::asio::read_until函數接收資料。最後，關閉連接配接。

在C++标準庫中，epoll是一個用于實作高效事件驅動的I/O多路複用機制的類。它提供了一種異步的方式來監聽多個檔案描述符的事件，并在事件發生時進行相應的處理。

epoll類的主要功能是使用epoll系統調用來管理檔案描述符的事件，包括添加、修改和删除事件，以及等待事件發生。它可以同時處理多個檔案描述符的事件，并且具有較高的性能和可擴充性。

以下是一個使用epoll的示例：

#include <iostream>
#include <sys/epoll.h>

int main() {
    int epoll_fd = epoll_create1(0);
    if (epoll_fd == -1) {
        std::cerr << "Failed to create epoll" << std::endl;
        return 1;
    }

    int listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listen_fd == -1) {
        std::cerr << "Failed to create socket" << std::endl;
        return 1;
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = listen_fd;
    if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event) == -1) {
        std::cerr << "Failed to add socket to epoll" << std::endl;
        return 1;
    }

    struct epoll_event events[10];
    while (true) {
        int num_events = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1);
        if (num_events == -1) {
            std::cerr << "Failed to wait for events" << std::endl;
            return 1;
        }

        for (int i = 0; i < num_events; i++) {
            if (events[i].data.fd == listen_fd) {
                // Handle incoming connection
                // ...
            }
        }
    }

    close(listen_fd);
    close(epoll_fd);
    return 0;
}

在這個例子中，我們首先建立了一個epoll執行個體，并建立了一個監聽套接字。然後，我們将監聽套接字添加到epoll執行個體中，并設定事件類型為EPOLLIN，表示可以讀取資料。接下來，我們使用epoll_wait函數等待事件發生，并處理相應的事件。在這個例子中，我們隻處理了監聽套接字的事件，即有新的連接配接請求。當有新的連接配接請求時，我們可以執行相應的處理邏輯。最後，我們關閉套接字和epoll執行個體。

這個例子展示了如何使用epoll來實作一個簡單的事件驅動的伺服器。通過使用epoll，我們可以同時處理多個檔案描述符的事件，并且能夠高效地處理大量的并發請求。

C++标準庫中的測試程式一覽是指一些用于測試和示範标準庫中各個元件的示例程式。這些測試程式可以幫助開發者了解和學習如何正确使用标準庫中的各種功能和類。

以下是一些常見的C++标準庫測試程式及其功能的示例：

  1. vector_test.cpp：測試vector容器的基本操作，如插入、删除、通路元素等。 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers;
    numbers.push_back(1);
    numbers.push_back(2);
    numbers.push_back(3);

    for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
        std::cout << numbers[i] << " ";
    }

    return 0;
}
  1. string_test.cpp：測試string類的基本操作，如字元串拼接、查找、替換等。 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str1 = "Hello";
    std::string str2 = " World";

    std::string combined = str1 + str2;
    std::cout << combined << std::endl;

    size_t found = combined.find("World");
    if (found != std::string::npos) {
        combined.replace(found, 5, "Universe");
    }
    std::cout << combined << std::endl;

    return 0;
}
  1. algorithm_test.cpp：測試算法庫中的各種算法，如排序、查找、計數等。 
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {4, 2, 7, 1, 5};

    std::sort(numbers.begin(), numbers.end());

    std::cout << "Sorted numbers: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    int count = std::count(numbers.begin(), numbers.end(), 5);
    std::cout << "Count of 5: " << count << std::endl;

    return 0;
}

這些測試程式可以通過編譯和運作，以驗證标準庫中的各個元件是否正常工作，并且可以作為學習和使用C++标準庫的參考。

多線程服務端 服務端程式設計 線程服務 muduo
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