273-项目介绍：重写C++muduo库

已于 2022-08-20 10:25:29 修改
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分类专栏： 重写C++muduo库 文章标签： 服务器 网络 linux
于 2022-05-23 09:47:13 首次发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Edward_LF/article/details/124920912
本文旨在重写C++的muduo库，以深化对网络编程的理解，包括阻塞与非阻塞、Unix/Linux IO模型、epoll机制及Reactor模式。项目目标还包括从开源库中学习优秀代码设计，掌握基于epoll+线程池的事件驱动编程，并用C++11重构，减少对boost的依赖。前提知识涉及TCP/UDP协议、多线程编程和IO复用。

项目介绍：重写C++muduo库

目的

1、理解阻塞、非阻塞、同步、异步
2、理解Unix/Linux上的五种IO模型
3、epoll的原理以及优势
4、深刻理解Reactor模型
5、从开源C++网络库，学习优秀的代码设计
6、掌握基于事件驱动和事件回调的epoll+线程池面向对象编程
7、通过深入理解muduo源码，加深对于相关项目的深刻理解
8、改造muduo，不依赖boost，用C++11重构

知识储备

1、TCP协议和UDP协议
2、TCP编程和UDP编程步骤
3、IO复用接口编程select、poll、epoll编程
4、Linux的多线程编程pthread、进程和线程模型 C++20标准加入了协程的支持
推荐阅读：《Linux高性能服务器编程》《UNIX环境高级编程》《鸟哥的Linux私房菜》

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如何用c++11重写muduo网络库中的TcpClient类与其头文件
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<think>嗯，用户现在问的是如何用C++11重写muduo网络库中的TcpClient类及其头文件。首先，我需要回忆一下muduo库的结构。muduo是陈硕开发的一个基于Reactor模式的高性能网络库，它大量使用了C++11之前的特性，比如Boost库中的智能指针和绑定器。用户希望用C++11的新特性来重构，这可能是为了减少对Boost的依赖，提高代码的现代性和可维护性。 接下来，我需要考虑TcpClient类在muduo中的职责。TcpClient主要用于建立到服务器的TCP连接，管理连接的生命周期，处理连接建立、断开、消息接收等事件。原来的实现可能使用了Boost的shared_ptr和function，以及一些旧的线程同步机制。用C++11重构的话，需要替换这些部分，比如使用std::shared_ptr代替boost::shared_ptr，使用std::function和lambda表达式替代boost的绑定器。 然后，头文件的设计需要符合C++11的标准。可能要将原来的boost::noncopyable替换为删除默认的拷贝构造函数和赋值操作符，使用= delete语法。另外，原来的回调机制可能使用了boost::function，现在应改为std::function，并利用右值引用和移动语义来提高性能。 还需要考虑线程安全性。muduo库的TcpClient可能在多线程环境下运行，因此在重构时需要注意使用std::mutex和std::lock_guard来替代Boost的线程库，确保线程安全。 用户可能希望得到一个具体的示例代码，展示如何将原来的Boost依赖替换为C++11标准库的实现。比如，TcpClient类的成员变量中的连接对象可能使用std::unique_ptr来管理，避免手动管理内存。同时，事件回调的处理可以使用std::function和lambda表达式，使代码更简洁。 另外，需要处理连接建立过程中的异步操作。原来的muduo可能使用了Boost.Asio或者自己的事件循环，但用C++11的话，可能需要结合std::thread和标准库中的网络功能，不过实际上C++标准库在网络方面直到C++17之后才有部分支持，所以这里可能需要继续使用原生的socket API，但用C++11的智能指针和线程库来管理资源。 在编写头文件时，应该包含必要的头文件，比如<memory>、<functional>、<string>、<mutex>等，并定义TcpClient类，包含构造函数、连接方法、断开方法、设置回调函数的方法等。需要确保类的接口清晰，并且内部实现利用C++11的新特性来简化代码。 可能还需要处理错误处理和资源释放的问题。使用RAII机制，通过智能指针自动管理资源，避免内存泄漏。例如，在连接断开时，确保相关的socket资源被正确释放，回调函数被正确清理。 最后，用户可能希望了解重构后的TcpClient类与原来的版本有何不同，以及如何在实际项目中使用。因此，在示例代码中需要展示如何实例化TcpClient对象，设置消息回调、连接回调等，并启动事件循环。 总结一下，用户的需求是通过使用C++11的新特性，重构muduo库中的TcpClient类，去除对Boost的依赖，提升代码的现代性和可维护性。需要关注的点包括智能指针、lambda表达式、std::function、线程安全、资源管理以及接口设计。</think>以下是用C++11重构`TcpClient`类的基本实现思路（含关键代码示例）： --- ### **头文件设计 TcpClient.h** ```cpp #pragma once #include <memory> #include <functional> #include <string> #include <mutex> class EventLoop; class Connector; class TcpConnection; class TcpClient { public: using ConnectionCallback = std::function<void(const std::shared_ptr<TcpConnection>&)>; using MessageCallback = std::function<void(const std::shared_ptr<TcpConnection>&, const char* data, ssize_t len)>; TcpClient(EventLoop* loop, const std::string& serverAddr, uint16_t serverPort); ~TcpClient(); // 禁用拷贝 TcpClient(const TcpClient&) = delete; TcpClient& operator=(const TcpClient&) = delete; void connect(); // 发起连接 void disconnect(); // 主动断开 // 设置回调（线程安全） void setConnectionCallback(ConnectionCallback cb) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); connectionCallback_ = std::move(cb); } void setMessageCallback(MessageCallback cb) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); messageCallback_ = std::move(cb); } private: void newConnection(int sockfd); // 连接建立回调 void removeConnection(const std::shared_ptr<TcpConnection>& conn); EventLoop* loop_; std::unique_ptr<Connector> connector_; std::shared_ptr<TcpConnection> connection_; std::mutex mutex_; ConnectionCallback connectionCallback_; MessageCallback messageCallback_; bool connected_; }; ``` --- ### **核心实现要点** #### **1. 智能指针管理资源** ```cpp // 使用unique_ptr管理Connector std::unique_ptr<Connector> connector_; // 使用shared_ptr管理TCP连接 std::shared_ptr<TcpConnection> connection_; ``` #### **2. 线程安全回调设置** ```cpp // 使用mutex保护回调函数 std::mutex mutex_; void setMessageCallback(MessageCallback cb) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); messageCallback_ = std::move(cb); // 使用移动语义 } ``` #### **3. Lambda处理异步连接** ```cpp void TcpClient::newConnection(int sockfd) { // 创建TcpConnection时绑定回调 auto conn = std::make_shared<TcpConnection>(loop_, sockfd); conn->setMessageCallback([this](auto&&... args) { // 通过中间层转发保证线程安全 std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); if (messageCallback_) { messageCallback_(std::forward<decltype(args)>(args)...); } }); connection_ = conn; conn->connectEstablished(); } ``` --- ### **关键优化对比** | 特性 | 原始muduo实现 | C++11重构版 | |--------------|-----------------------|---------------------------| | 内存管理 | boost::shared_ptr | std::shared_ptr | | 回调绑定 | boost::function/bind | std::function + lambda | | 线程同步 | boost::mutex | std::mutex + lock_guard | | 对象不可复制 | boost::noncopyable | = delete语法 | | 网络核心 | poll(2)系统调用 | 可替换为epoll（需修改Poller）| --- ### **使用示例** ```cpp EventLoop loop; TcpClient client(&loop, "127.0.0.1", 8888); // 设置消息回调（自动类型推导） client.setMessageCallback([](auto conn, const char* data, ssize_t len) { std::string msg(data, len); std::cout << "Received: " << msg << std::endl; conn->send("ACK\n"); // 自动管理发送缓冲区 }); client.connect(); loop.loop(); // 启动事件循环 ``` --- ### **注意事项** 1. 需要配套实现`Connector`和`TcpConnection`的C++11版本 2. 事件循环需使用`std::chrono`处理定时器 3. 缓冲区建议改用`std::vector<char>`+分散读写 4. 异常处理需配合`noexcept`和`try-catch` 完整实现需要约800-1200行代码（含相关依赖类），建议参考[muduo源码](https://github.com/chenshuo/muduo)进行模块化改造。
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