本文介绍了 Windows 平台下的五种 Socket I/O 模型：选择模型、异步选择模型、事件选择模型及两种重叠 I/O 模型。通过示例代码详细解析了各种模型的工作原理和应用场景。
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1、两种 I/O 模式
阻塞模式：执行 I/O 操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字默认为阻塞模式。
可以通过多线程技术进行处理。
非阻塞模式：执行 I/O 操作时，Winsock 函数会返回并交出控制权。这种模式使用起来比较复杂，
因为函数在为了解决这个问题，提出了进行 I/O 操作的一些 I/O 模型，下面介绍最常见的三种：
Windows Socket 五种 I/O 模型----代码示例
若果你想在 Windows 平台上构建服务器应用，那么 I/O 模型是你必须考虑的。Windows 操作系统
提供了选择(Select)、异步选择(WSAAsyncSelect)、事件选择(Overlapped I/O)
和完成端口(Completion Port)共五种 I/O 模型。每一种模型均适用一种特定的应用场景。程序员
应该对自己的应用需求非常明确，而且综合考虑到程序的扩张性和可移植性等因素，作出自己的选择。
我们以一个回应反射式服务器(与 <<Windows网络编程>> 第八章一样)来介绍这五种 I/O 模型。
我们客户端代码如下：
#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#define SERVER_ADDRESS "127.0.0.1"
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sClient;
SOCKADDR_IN server;
char szMessage[MSGSIZE];
int ret;
//Initialize Windows socket library
WSAStartup(0x0202, &wsaData);
//Create client socket
sClient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
//Connect to server
memset(&server, 0, sizeof(SOCKADDR_IN));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(SERVER_ADDRESS);
server.sin_port = htons(PORT);
connect(sClient, (struct sockaddr*)&server, sizeof(SOCKADDR_IN));
while (TRUE)
{
printf("Send:");
gets(szMessage);
//Send message
send(sClient, szMessage, strlen(szMessage), 0);
//Receive message
ret = recv(sClient, szMessage, MSGSIZE, 0);
szMessage[ret] = '\0';
printf("Received [%d bytes]: '%s'\n", ret, szMessage);
}
//cleanup
closesocket(sClient);
WSACleanup();
return 0;
}比较容易想到的一种服务器模型就是采用一个主线程，负责监听客户端的连接请求，接收到某个客户端的
连接请求后，创建一个专门用于和该客户端通信的套接字和一个辅助线程。以后该客户端和服务器的交互
都在这个辅助线程内完成。这种方法比较直观，程序非常简单而且可移植性好，但是不能利用平台相关的
特性。例如，如果连接数曾多的时候(成千上万的连接)，那么线程数量成倍增长，操作系统忙于频繁的线
程间切换，而且大部分线程在其生命周期内都是出于非活动状态的，这大大浪费了系统的资源。所以，若
果你已经知道你的代码只会运行在 Windows 平台上，建议采用 Winsock I/O 模型。
2、 Windows Socket 五种 I/O 模型----代码示例
一、选择模型
Select (选择) 模型是 WinSock 中最常见的 I/O 模型。之所以称其为 "Select模型"，是由于它的"中心
思想"便是利用 select 函数，实现对 I/O 的管理。最初设计该模型时，主要面向的是某些使用 UNIX 操
作系统的计算机，它们采用的是 Berkeley 套接字方案。Select 模型已集成到 Winsock 1.1 中，它使哪
些想避免在套接字调用过程中被无辜"锁定"的应用程序，采用一种有序的方式，同事进行对多个套接字的
管理。由于 Winsock 1.1向后兼容于 Berkeley 套接字实施方案，所以假如有一个 Berkeley 套接字应用
使用了 select 函数，那么从理论角度讲，毋需对其进行任何修改，便可正常运行。
下面的这段程序就是利用选择模型实现的 Echo 服务器的代码:
#include <winsock.h>
#include <stdio.h>
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)
int g_iTotalConn = 0;
SOCKET g_CliSocketArr[FD_SETSIZE];
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen, sClient;
SOCKADDR_IN local, client;
int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
DWORD dwThreadId;
//Initialize Windows socket library
WSAStartup(0x0202, &wsaData);
//Create listening socket
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
//Bind
local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(PORT);
bind(sListen, (struct sockaddr*)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
//listen
listen(sListen, 3);
//Create Thread
CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while (TRUE)
{
//Accept a connection
sClient = accept(sListen, (struct sockaddr*)&client, &iaddrSize);
printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
//Add socket to g_CliSocketArr
g_CliSocketArr[g_iTotalConn++] = sClient;
}
return 0;
}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter)
{
int i;
fd_set fdread;
int ret;
struct timeval tv = { 1, 0 };
char szMessage[MSGSIZE];
while (TRUE)
{
FD_ZERO(&fdread);
for (i = 0; i < g_iTotalConn; i++)
{
FD_SET(g_CliSocketArr[i], &fdread);
}
//We only care read event
ret = select(0, &fdread, NULL, NULL, &tv);
if (ret == 0)
continue;
for (i = 0; i < g_iTotalConn; i++)
{
if (FD_ISSET(g_CliSocketArr[i], &fdread))
{
//A read event hanppened on g_CliSockArr
ret = recv(g_CliSocketArr[i], szMessage, MSGSIZE, 0);
if (ret == 0 || (ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET))
{
//Client socket closed
printf("Client socket %d closed.\n", g_CliSocketArr[i]);
closesocket(g_CliSocketArr[i]);
if (i < (g_iTotalConn - 1))
{
g_CliSocketArr[i--] = g_CliSocketArr[--g_iTotalConn];
}
}
else
{
//We received a message from client
szMessage[ret] = '\0';
send(g_CliSocketArr[i], szMessage, strlen(szMessage), 0);
}
}
}
}
return 0;
}1，创建监听套接字，绑定，监听；
2，创建工作者线程；
3，创建一个套接字数组，用来存放当前所有活动的客户套接字，每 accept 一个连接就更新一次数组；
4，接受客户端的连接。这里有一点需要注意的，就是我没有重新定义 FD_SETSIZE 宏，所以服务器最多
支持的并发连接数为64.而且，这里决不能无条件的 accept，服务器应该根据当前的连接数来决定是否接
受来自某个客户的连接。一种比较好的实现方案就是采用 WSAAccept 回调自己实现的 Condition Function.
如下所示：
int CALLBACK ConditionFunc(LPWSABUF lpCallerId, LPWSABUF lpCallerData, LPQOS lpSQOS,
LPQOS lpGQOS, LPWSABUF lpCalleeId, LPWSABUF lpCalleeData, GROUP FAR *g, DWORD dwCallbackData)
{
if(当前连接数 < FD_SETSIZE)
return CF_ACCEPT;
else
return CF_REJECT;
}1，将当前所有的客户端套接字加入到读集 fdread 中；
2，调用 select 函数；
3，查看某个套接字是否仍然处于读集中，如果是，则接收数据。如果接收的数据长度为0，或者发生
WSAECONNRESET 错误，则表示客户端套接字主动关闭，这时需要将服务器中的套接字所绑定的资源释放掉，
然后调整我们的套接字数组(将数组中最后一个套接字挪到当前的位置上)。
除了需要有条件接受客户端的连接外，还需要在连接数为0的情形下做特殊处理，因为如果读集中没有任何
套接字，select函数会立刻返回，这将导致工作者线程成为一个毫无停顿的死循环，CPU的占用率马上达到
100%。
关 系到套接字列表的操作都需要使用循环,在轮询的时候,需要遍历一次,再新的一轮开始时,将列表加入队
列又需要遍历一次.也就是说,Select在工作一次 时,需要至少遍历2次列表,这是它效率较低的原因之一.在
大规模的网络连接方面,还是推荐使用IOCP或EPOLL模型.但是Select模型可以使用在 诸如对战类游戏上,比
如类似星际这种,因为它小巧易于实现,而且对战类游戏的网络连接量并不大.
对于Select模型想要突破 Windows 64个限制的话,可以采取分段轮询,一次轮询64个.例如套接字列表为128
个,在第一次轮询时,将前64个放入队列中用Select进 行状态查询,待本次操作全部结束后.将后64个再加入
轮询队列中进行轮询处理.这样处理需要在非阻塞式下工作.以此类推,Select也能支持无限多个.
二、异步选择
Winsock 提供了一个有用的异步 I/O 模型。利用这个模型，应用程序可在一个套接字上，接收 Windows
消息为基础的网络事件通知。具体的做法是在建好一个套接字后，调用 WSAAsyncSelect 函数。该模型最
早出现于 Winsock 的1.1版本中，用于帮助应用程序开发者面向一些早期的16位 Windows 平台
(如 Windows for Workgroups)，适应其"落后"的多任务消息环境。应用程序仍可从这种模型中得到好处，
特别是它们用一个标准的 Windows 例程(常称"WndProc"),对窗口消息进行管理的时候。该模型亦得到了
Microsoft Foundation Class (微软基本类，MFC)对象CSocket的采纳。
#include <tchar.h>
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#define WM_SOCKET (WM_USER+0)
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow)
{
static TCHAR szAppName[] = _T("AsyncSelect Model");
HWND hwnd;
MSG msg;
WNDCLASS wndclass;
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wndclass.lpfnWndProc = WndProc;
wndclass.cbClsExtra = 0;
wndclass.cbWndExtra = 0;
wndclass.hInstance = hInstance;
wndclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
wndclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wndclass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
wndclass.lpszMenuName = NULL;
wndclass.lpszClassName = szAppName;
if (!RegisterClass(&wndclass))
{
MessageBox(NULL, TEXT("This program requires Windows NT!"), szAppName, MB_ICONERROR);
return 0;
}
hwnd = CreateWindow(szAppName,
TEXT("AsyncSelect Model"),
WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT,
NULL,
NULL,
hInstance,
NULL);
ShowWindow(hwnd, iCmdShow);
UpdateWindow(hwnd);
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
return msg.wParam;
}
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
WSADATA wsd;
static SOCKET sListen;
SOCKET sClient;
SOCKADDR_IN local, client;
int ret, iAddrSize = sizeof(client);
char szMessage[MSGSIZE];
switch (message)
{
case WM_CREATE:
WSAStartup(0x0202, &wsd);
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(PORT);
bind(sListen, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local));
listen(sListen, 3);
//Associate listening socket with FD_ACCEPT event.
WSAAsyncSelect(sListen, hwnd, WM_SOCKET, FD_ACCEPT);
return 0;
break;
case WM_DESTROY:
closesocket(sListen);
WSACleanup();
PostQuitMessage(0);
return 0;
break;
case WM_SOCKET:
if (WSAGETSELECTERROR(lParam))
{
closesocket(wParam);
break;
}
switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam))
{
case FD_ACCEPT:
sClient = accept(wParam, (struct sockaddr*)&client, &iAddrSize);
//Associate client socket with FD_READ and FD_CLOSE event
WSAAsyncSelect(sClient, hwnd, WM_SOCKET, FD_READ | FD_CLOSE);
break;
case FD_READ:
ret = recv(wParam, szMessage, MSGSIZE, 0);
if (ret == 0 || ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET)
closesocket(wParam);
else
{
szMessage[ret] = '\0';
send(wParam, szMessage, strlen(szMessage), 0);
}
break;
case FD_CLOSE:
closesocket(wParam);
break;
}
return 0;
}
return DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam);
}定了)。使用 Raw Windows API 写过窗口类应用程序的人应该都能看得懂。这里，我们需要做的仅仅是：
1，在 WM_CREATE 消息处理函数中，初始化 Windows Socket library, 创建监听套接字，绑定，监听，
并且调用WSAAsyncSelect 函数表示我们关心在监听套接字上发生的 FD_ACCEPT 事件；
2，自定义一个消息WM_SOCKET,一旦在我们所关心的套接字(监听套接字和客户端套接字) 上发生了某个事
件，系统就会调用 WinProc 并且 message 参数被设置为 WM_SOCKET;
3，在 WM_SOCKET 的消息处理函数中，分别对 FD_ACCEPT、 FD_READ 和 FD_CLOSE 事件进行处理;
4，在窗口销毁消息(WM_DESTROY)的处理函数中，我们关闭监听套接字，清除 Windows Socket library
下面这张用于 WSAAsyncSelect 函数的网络事件类型表可以让你对各个网络事件有更清楚的认识:
表1
FD_READ 应用程序想要接收有关是否可读的通知，以便读入数据
FD_WRITE 应用程序想要接收有关是否可写的通知，以便写入数据
FD_OOB 应用程序想接收是否有带外 (OOB) 数据抵达的通知
FD_ACCEPT 应用程序想接收与进入连接有关的通知
FD_CONNECT 应用程序想接收与一次连接或者多点 join 操作完成的通知
FD_CLOSE 应用程序想接收与套接字关闭有关的通知
FD_QOS 应用程序想接收套接字 "服务质量" (QOS) 发生更改的通知
FD_GROUP_QOS 应用程序想接收套接字组 "服务质量" 发生更改的通知 (现在没什么用处，为未来套接字
组的使用保留)
FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE 应用程序想接收在指定的方向上，与路由器接口发生变化的通知
FD_ADDRESS_LIST_CHANGE 应用程序想接收针对套接字的协议家族，本地地址列表发生变化的通知
三、事件选择
Winsock 提供了另一个有用的异步 I/O 模型。和 WSAAsyncSelect 模型类似的是，它也允许应用程序在
一个或多个套接字上，接收以事件为基础的网络事件通知。对于 表1 总结的、由 WSAAsyncSelect 模型
采用的网络事件来说，它们均可原封不动地移植到新模型。在用新模型开发的应用程序中，也能接收和
处理所有那些事件。该模型最主要的差别在于网路事件会投递至一个事件对象句柄，而非投递至一个窗
口例程。
#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)
int g_iTotalConn = 0;
SOCKET g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
WSAEVENT g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID);
void Cleanup(int index);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen, sClient;
SOCKADDR_IN local, client;
DWORD dwThreadId;
int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
WSAStartup(0x0202, &wsaData);
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(PORT);
bind(sListen, (struct sockaddr*)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
listen(sListen, 3);
CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while (TRUE)
{
sClient = accept(sListen, (struct sockaddr*)&client, &iaddrSize);
printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
g_CliSocketArr[g_iTotalConn] = sClient;
g_CliEventArr[g_iTotalConn] = WSACreateEvent();
WSAEventSelect(g_CliSocketArr[g_iTotalConn], g_CliEventArr[g_iTotalConn], FD_READ | FD_CLOSE);
g_iTotalConn++;
}
return 0;
}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam)
{
int ret, index;
WSANETWORKEVENTS NetworkEvents;
char szMessage[MSGSIZE];
while (TRUE)
{
ret = WSAWaitForMultipleEvents(g_iTotalConn, g_CliEventArr, FALSE, 1000, FALSE);
if (ret == WSA_WAIT_FAILED || ret == WSA_WAIT_TIMEOUT)
{
continue;
}
index = ret - WSA_WAIT_EVENT_0;
WSAEnumNetworkEvents(g_CliSocketArr[index], g_CliEventArr[index], &NetworkEvents);
if (NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_READ)
{
ret = recv(g_CliSocketArr[index], szMessage, MSGSIZE, 0);
if (ret == 0 || (ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() == WSAECONNRESET))
{
Cleanup(index);
}
else
{
szMessage[ret] = '\0';
send(g_CliSocketArr[index], szMessage, strlen(szMessage), 0);
}
}
if (NetworkEvents.lNetworkEvents & FD_CLOSE)
{
Cleanup(index);
}
}
return 0;
}
void Cleanup(int index)
{
closesocket(g_CliSocketArr[index]);
WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);
if (index < (g_iTotalConn - 1))
{
g_CliSocketArr[index] = g_CliSocketArr[g_iTotalConn - 1];
g_CliEventArr[index] = g_CliEventArr[g_iTotalConn - 1];
}
g_iTotalConn--;
}
象对应起来，并且在关联的时候指定需要关注的哪些网络事件。一旦在某个套接字上发生了我们关注的事
件(FD_READ 和 FD_CLOSE), 与之相关联的 WSAEVENT 对象被 Signaled。程序定义了两个全局数组，一
个套接字数组，一个 WSAEVENT 对象数组，其大小都是 MAXMUM_WAIT_OBJECTS (64), 两个数组中的
元素一一对应。
同样的，这里的程序没有考虑两个问题， 一是不能无条件的调用 accept，因为我们支持的并发连接数有
限。解决方法是将套接字按 MAXMUM_WAIT_OBJECTS 分组，每 MAXIMUM_WAIT_OBJECTS 个套接字
一组，每一组分配一个工作者线程；或者采用 WSAAccept 代替 accept，并回调自定义的
Condition Function。第二个问题是没有对连接数为0的情形做特殊处理，程序在连接数为0的时候 CPU
占用率为 100%。
三、重叠 I/O 模型
Winsock2 的发布使得 Socket I/O 有了和文件 I/O 统一的接口。我们可以通过使用 Win32 文件操纵函数
ReadFile 和 WriteFile 来进行 Socket I/O。伴随而来的，用于普通文件 I/O的重叠 I/O 模型和完成端口
模型对 Socket I/O 也适用了。这些模型的优点是可以达到更佳的系统性能，但是实现较为复杂，里面涉及
较多的 C 语言技巧。例如我们在完成端口模型中会经常用到所谓的"尾随数据"。
1,用事件通知方式实现的重叠 I/O 模型
#include <winsock2.h>
#include <stdio.h>
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)
typedef struct
{
WSAOVERLAPPED overlap;
WSABUF Buffer;
char szMessage[MSGSIZE];
DWORD NumberOfBytesRecvd;
DWORD Flags;
}PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA;
int g_iTotalConn = 0;
SOCKET g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
WSAEVENT g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
LPPER_IO_OPERATION_DATA g_pPerIODataArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID);
void Cleanup(int);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen, sClient;
SOCKADDR_IN local, client;
DWORD dwThreadId;
int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
WSAStartup(0x0202, &wsaData);
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(PORT);
bind(sListen, (struct sockaddr*)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
listen(sListen, 3);
CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while (TRUE)
{
sClient = accept(sListen, (struct sockaddr*)&client, &iaddrSize);
printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
g_CliSocketArr[g_iTotalConn] = sClient;
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn] = (LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(
GetProcessHeap(),
HEAP_ZERO_MEMORY,
sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Buffer.len = MSGSIZE;
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Buffer.buf = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->szMessage;
g_CliEventArr[g_iTotalConn] = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent = WSACreateEvent();
WSARecv(
g_CliSocketArr[g_iTotalConn],
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Buffer,
1,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->NumberOfBytesRecvd,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Flags,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap,
NULL);
g_iTotalConn++;
}
closesocket(sListen);
WSACleanup();
return 0;
}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam)
{
int ret, index;
DWORD cbTransferred;
while (TRUE)
{
ret = WSAWaitForMultipleEvents(g_iTotalConn, g_CliEventArr, FALSE, 1000, FALSE);
if (ret == WSA_WAIT_FAILED || ret == WSA_WAIT_TIMEOUT)
continue;
index = ret - WSA_WAIT_EVENT_0;
WSAResetEvent(g_CliEventArr[index]);
WSAGetOverlappedResult(
g_CliSocketArr[index],
&g_pPerIODataArr[index]->overlap,
&cbTransferred,
TRUE,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Flags);
if (cbTransferred == 0)
Cleanup(index);
else
{
g_pPerIODataArr[index]->szMessage[cbTransferred] = '\0';
send(g_CliSocketArr[index], g_pPerIODataArr[index]->szMessage, cbTransferred, 0);
WSARecv(
g_CliSocketArr[index],
&g_pPerIODataArr[index]->Buffer,
1,
&g_pPerIODataArr[index]->NumberOfBytesRecvd,
&g_pPerIODataArr[index]->Flags,
&g_pPerIODataArr[index]->overlap,
NULL);
}
}
return 0;
}
void Cleanup(int index)
{
closesocket(g_CliSocketArr[index]);
WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);
HeapFree(GetProcessHeap(), 0, g_pPerIODataArr[index]);
if (index < (g_iTotalConn - 1))
{
g_CliSocketArr[index] = g_CliSocketArr[g_iTotalConn - 1];
g_CliEventArr[index] = g_CliEventArr[g_iTotalConn - 1];
g_pPerIODataArr[index] = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn - 1];
}
g_pPerIODataArr[--g_iTotalConn] = NULL;
}
这个模型与上述其他模型不同的是它使用 Winsock2 提供的异步 I/O 函数 WSARecv。
在调用 WSARecv时，指定一个 WSAOVERLAPPED 结构，这个调用不是阻塞的，也就是说，
它会立刻返回。一旦有数据到达的时候，被指定的 WSAOVERLAPPED 结构中的 hEvent 被
Signaled。由于下面这个语句
g_CliEventArr[g_iTotalConn] = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent;
使得与该套接字相关联的 WSAEVENT 对象也被 Signaled，所以 WSAWaitForMultipleEvents
的调用操作成功返回。我们现在应该做的就是用与调用 WSARecv 相同的 WSAOVERLAPPED 结构为参数
调用 WSAGetOverlappedResult,从而得到本次 I/O 传送的字节数等相关信息。在取得接收的数据后，
把数据原封不动的发送到客户端，然后重新激活一个 WSARecv 异步操作。
2、用完成例程方式实现的重叠 I/O 模型
#include <WINSOCK2.h>
#include <stdio.h>
#define PORT 5150
#define MSGSIZE 1024
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma warning(disable:4996)
typedef struct
{
WSAOVERLAPPED overlap;
WSABUF Buffer;
char szMessage[MSGSIZE];
DWORD NumberOfBytesRecvd;
DWORD Flags;
SOCKET sClient;
}PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA;
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID);
void CALLBACK CompletionROUTINE(DWORD, DWORD, LPWSAOVERLAPPED, DWORD);
SOCKET g_sNewClientConnection;
BOOL g_bNewConnectionArrived = FALSE;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen;
SOCKADDR_IN local, client;
DWORD dwThreadId;
int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
WSAStartup(0x0202, &wsaData);
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(PORT);
bind(sListen, (struct sockaddr*)&local, sizeof(SOCKADDR_IN));
listen(sListen, 3);
CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId);
while (TRUE)
{
g_sNewClientConnection = accept(sListen, (struct sockaddr*)&client, &iaddrSize);
g_bNewConnectionArrived = TRUE;
printf("Accepted client:%s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port));
}
return 0;
}
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam)
{
LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = NULL;
while (TRUE)
{
if (g_bNewConnectionArrived)
{
lpPerIOData = (LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(
GetProcessHeap(),
HEAP_ZERO_MEMORY,
sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));
lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE;
lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMessage;
lpPerIOData->sClient = g_sNewClientConnection;
WSARecv(lpPerIOData->sClient,
&lpPerIOData->Buffer,
1,
&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,
&lpPerIOData->Flags,
&lpPerIOData->overlap,
CompletionROUTINE);
g_bNewConnectionArrived = FALSE;
}
SleepEx(1000, TRUE);
}
return 0;
}
void CALLBACK CompletionROUTINE(DWORD dwError, DWORD cbTransferred, LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, DWORD dwFlags)
{
LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = (LPPER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlapped;
if (dwError != 0 || cbTransferred == 0)
{
closesocket(lpPerIOData->sClient);
HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpPerIOData);
}
else
{
lpPerIOData->szMessage[cbTransferred] = '\0';
send(lpPerIOData->sClient, lpPerIOData->szMessage, cbTransferred, 0);
memset(&lpPerIOData->overlap, 0, sizeof(WSAOVERLAPPED));
lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE;
lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMessage;
WSARecv(lpPerIOData->sClient,
&lpPerIOData->Buffer,
1,
&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,
&lpPerIOData->Flags,
&lpPerIOData->overlap,
CompletionROUTINE);
}
}判断有没有新的客户端连接被建立，如果有，就为那个客户端套接字激活一个异步的 WSARecv 操
作，然后调用 SleepEx 使线程处于一种可警告的等待状态，以使得 I/O 完成后 CompletionROUTINE
可以被内核调用。如果辅助线程不调用 SleepEx,则内核在完成一次 I/O 操作后，无法调用完成例
程(因为完成例程的运行应该和当初激活 WSARecv 异步操作的代码在同一个线程之内)。
完成例程内的实现代码比较简单，它取出接收到的数据，然后将数据原封不动的发送给客户端，
最后重新激活另一个 WSASRecv 异步操作。注意，在这里用到了"尾随数据"。我们在调用 WSARecv
的时候，参数 lpOverlapped 实际上指向一个比它大得多的结构 PER_IO_OPERATION_DATA,这个结构
除了 WSAOVERLAPPED 以外，还被我们附加了缓冲区的结构信息，另外还包括客户端套接字等重要的
信息。这样，在完成例程中通过参数 lpOverlapped 拿到的不仅仅是 WSAOVERLAPPED 结构，还有后
边尾随的包含客户端套接字和接收数据缓冲区等重要信息。这样的 C 语音技巧在我后面介绍完成端
口的时候还会使用到。
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