当前位置： 首页 > news >正文

IOCP + 重叠I/O 实例代码

news 2025/11/2 14:50:18 

#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <mswsock.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  // 链接Winsock库
#pragma comment(lib, "mswsock.lib") // 链接微软Winsock扩展库#define BUFFER_SIZE 4096    // 数据缓冲区大小
#define MAX_THREADS 8       // 工作线程数量
#define SERVER_PORT "8888"  // 服务器监听端口// 每个连接的数据结构 - 用于标识不同的客户端连接
typedef struct {SOCKET socket;          // 客户端socket句柄char client_id[32];     // 客户端标识符
} PER_HANDLE_DATA;// 每个I/O操作的数据结构 - 包含重叠I/O所需的信息
typedef struct {OVERLAPPED overlapped;  // 重叠I/O结构，必须放在第一个位置WSABUF wsaBuf;          // 数据缓冲区描述char buffer[BUFFER_SIZE]; // 实际数据缓冲区int operationType;      // 操作类型: 0=接收, 1=发送
} PER_IO_DATA;// 工作线程函数 - 处理I/O完成事件的核心线程
DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam) {HANDLE iocpHandle = (HANDLE)lpParam;  // 获取完成端口句柄DWORD bytesTransferred;               // 传输的字节数ULONG_PTR completionKey;              // 完成键(指向PER_HANDLE_DATA)OVERLAPPED* overlapped;               // 重叠结构指针PER_HANDLE_DATA* handleData;          // 连接数据PER_IO_DATA* ioData;                  // I/O操作数据printf("工作线程 %d 启动\n", GetCurrentThreadId());// 主循环 - 持续等待和处理I/O完成事件while (TRUE) {// 等待I/O完成事件 - 核心函数，线程在此阻塞等待BOOL result = GetQueuedCompletionStatus(iocpHandle,           // 完成端口句柄&bytesTransferred,    // 输出的传输字节数&completionKey,       // 输出的完成键(连接标识)&overlapped,          // 输出的重叠结构指针INFINITE              // 无限等待);// 从完成键和重叠结构指针获取对应的数据结构handleData = (PER_HANDLE_DATA*)completionKey;ioData = (PER_IO_DATA*)overlapped;// 检查连接是否关闭或出错 (bytesTransferred=0表示连接关闭)if (!result || bytesTransferred == 0) {// 连接关闭或出错的处理if (handleData) {printf("客户端 %s 断开连接\n", handleData->client_id);closesocket(handleData->socket);  // 关闭socketfree(handleData);                 // 释放连接数据结构}if (ioData) {free(ioData);  // 释放I/O操作数据结构}continue;  // 继续等待下一个完成事件}// 处理成功的I/O完成事件if (ioData->operationType == 0) {  // 接收操作完成printf("线程 %d 从 %s 接收: %.*s\n", GetCurrentThreadId(), handleData->client_id,bytesTransferred, ioData->buffer);// 准备回显数据: 将接收到的数据原样发送回去ioData->operationType = 1;        // 标记为发送操作ioData->wsaBuf.len = bytesTransferred; // 设置发送长度// 异步发送数据回客户端DWORD sendBytes;int sendResult = WSASend(handleData->socket,     // 目标socket&ioData->wsaBuf,        // 数据缓冲区1,                      // 缓冲区数量&sendBytes,             // 实际发送字节数(输出)0,                      // 标志位&ioData->overlapped,    // 重叠结构NULL                    // 完成回调(不使用));// 检查发送是否成功 (WSA_IO_PENDING是正常情况)if (sendResult == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING) {printf("WSASend失败: %d\n", WSAGetLastError());closesocket(handleData->socket);free(handleData);free(ioData);}}else if (ioData->operationType == 1) {  // 发送操作完成printf("线程 %d 向 %s 发送完成\n", GetCurrentThreadId(), handleData->client_id);// 发送完成后，重新投递接收操作，等待客户端下一次数据ioData->operationType = 0;        // 标记为接收操作memset(ioData->buffer, 0, BUFFER_SIZE); // 清空缓冲区ioData->wsaBuf.len = BUFFER_SIZE; // 重置缓冲区长度// 投递异步接收操作DWORD recvBytes;DWORD flags = 0;int recvResult = WSARecv(handleData->socket,     // 目标socket&ioData->wsaBuf,        // 数据缓冲区1,                      // 缓冲区数量&recvBytes,             // 实际接收字节数(输出)&flags,                 // 标志位&ioData->overlapped,    // 重叠结构NULL                    // 完成回调(不使用));// 检查接收投递是否成功if (recvResult == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING) {printf("WSARecv失败: %d\n", WSAGetLastError());closesocket(handleData->socket);free(handleData);free(ioData);}}}return 0;
}// 接受连接的处理函数 - 专门处理客户端连接请求
DWORD WINAPI AcceptThread(LPVOID lpParam) {HANDLE iocpHandle = (HANDLE)lpParam;  // 获取完成端口句柄// 创建监听socketSOCKET listenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if (listenSocket == INVALID_SOCKET) {printf("创建监听socket失败: %d\n", WSAGetLastError());return 1;}// 设置socket选项: 允许地址重用int optval = 1;setsockopt(listenSocket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char*)&optval, sizeof(optval));// 绑定服务器地址struct sockaddr_in serverAddr;serverAddr.sin_family = AF_INET;           // IPv4serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;   // 监听所有网卡serverAddr.sin_port = htons(atoi(SERVER_PORT)); // 端口号if (bind(listenSocket, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR) {printf("绑定失败: %d\n", WSAGetLastError());closesocket(listenSocket);return 1;}// 开始监听客户端连接if (listen(listenSocket, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR) {printf("监听失败: %d\n", WSAGetLastError());closesocket(listenSocket);return 1;}printf("服务器开始在端口 %s 监听...\n", SERVER_PORT);int clientCount = 0;    // 客户端计数器char clientId[32];      // 客户端ID缓冲区// 接受连接主循环while (TRUE) {// 接受客户端连接 (阻塞调用)SOCKET clientSocket = accept(listenSocket, NULL, NULL);if (clientSocket == INVALID_SOCKET) {printf("接受连接失败: %d\n", WSAGetLastError());continue;  // 继续接受其他连接}// 为新连接生成客户端IDclientCount++;sprintf_s(clientId, sizeof(clientId), "Client%d", clientCount);printf("新连接: %s\n", clientId);// 为每个连接创建上下文数据PER_HANDLE_DATA* handleData = (PER_HANDLE_DATA*)malloc(sizeof(PER_HANDLE_DATA));if (!handleData) {printf("内存分配失败\n");closesocket(clientSocket);continue;}// 初始化连接数据handleData->socket = clientSocket;strcpy_s(handleData->client_id, sizeof(handleData->client_id), clientId);// 关键步骤: 将客户端socket与完成端口关联if (CreateIoCompletionPort((HANDLE)clientSocket, iocpHandle, (ULONG_PTR)handleData, 0) == NULL) {printf("关联完成端口失败: %d\n", GetLastError());closesocket(clientSocket);free(handleData);continue;}// 为I/O操作创建上下文数据PER_IO_DATA* ioData = (PER_IO_DATA*)malloc(sizeof(PER_IO_DATA));if (!ioData) {printf("内存分配失败\n");closesocket(clientSocket);free(handleData);continue;}// 初始化I/O操作数据ZeroMemory(&ioData->overlapped, sizeof(OVERLAPPED));  // 清空重叠结构ioData->wsaBuf.buf = ioData->buffer;     // 设置缓冲区指针ioData->wsaBuf.len = BUFFER_SIZE;        // 设置缓冲区大小ioData->operationType = 0;               // 标记为接收操作memset(ioData->buffer, 0, BUFFER_SIZE);  // 清空数据缓冲区// 关键步骤: 投递异步接收操作，开始等待客户端数据DWORD bytesReceived;DWORD flags = 0;int result = WSARecv(clientSocket,           // 客户端socket&ioData->wsaBuf,        // 数据缓冲区1,                      // 缓冲区数量&bytesReceived,         // 接收字节数(输出)&flags,                 // 标志位&ioData->overlapped,    // 重叠结构NULL                    // 完成回调);// 检查接收操作是否成功投递if (result == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING) {printf("WSARecv失败: %d\n", WSAGetLastError());closesocket(clientSocket);free(handleData);free(ioData);}// 如果返回WSA_IO_PENDING是正常情况，表示操作在进行中}closesocket(listenSocket);return 0;
}// 主函数 - 程序入口点
int main() {// 初始化Winsock库WSADATA wsaData;int result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);if (result != 0) {printf("WSAStartup失败: %d\n", result);return 1;}printf("=== IOCP回声服务器启动 ===\n");printf("CPU核心数: 4\n");printf("工作线程数: 8\n");printf("监听端口: %s\n", SERVER_PORT);// 1. 创建完成端口 - IOCP核心组件HANDLE iocpHandle = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);if (iocpHandle == NULL) {printf("创建完成端口失败: %d\n", GetLastError());WSACleanup();return 1;}// 2. 创建工作线程池 - 处理I/O完成事件HANDLE workerThreads[MAX_THREADS];for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++) {workerThreads[i] = CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, iocpHandle, 0, NULL);if (workerThreads[i] == NULL) {printf("创建工作线程失败: %d\n", GetLastError());WSACleanup();return 1;}}printf("创建了 %d 个工作线程\n", MAX_THREADS);// 3. 创建接受连接线程 - 专门处理新连接HANDLE acceptThread = CreateThread(NULL, 0, AcceptThread, iocpHandle, 0, NULL);if (acceptThread == NULL) {printf("创建接受线程失败: %d\n", GetLastError());WSACleanup();return 1;}printf("服务器初始化完成，等待客户端连接...\n");printf("按任意键退出...\n");getchar();  // 等待用户输入，保持服务器运行// 清理资源CloseHandle(iocpHandle);  // 关闭完成端口for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++) {TerminateThread(workerThreads[i], 0);  // 终止工作线程CloseHandle(workerThreads[i]);         // 关闭线程句柄}TerminateThread(acceptThread, 0);  // 终止接受线程CloseHandle(acceptThread);         // 关闭线程句柄WSACleanup();  // 清理Winsockreturn 0;
}
// client_test.cpp - 简单的测试客户端
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")int main() {// 初始化WinsockWSADATA wsaData;WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);// 创建客户端socketSOCKET clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);// 设置服务器地址struct sockaddr_in serverAddr;serverAddr.sin_family = AF_INET;serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");  // 本地回环地址serverAddr.sin_port = htons(8888);  // 服务器端口// 连接服务器if (connect(clientSocket, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == 0) {printf("连接到服务器成功\n");// 测试消息数组const char* testMessages[] = {"Hello", "World", "Test"};// 发送三条测试消息for (int i = 0; i < 3; i++) {// 发送消息到服务器send(clientSocket, testMessages[i], strlen(testMessages[i]), 0);printf("发送: %s\n", testMessages[i]);// 接收服务器的回显char buffer[1024];int received = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);if (received > 0) {buffer[received] = '\0';  // 添加字符串结束符printf("接收: %s\n", buffer);  // 打印回显数据}Sleep(1000); // 等待1秒，模拟间隔}printf("测试完成，断开连接\n");} else {printf("连接失败\n");}// 清理资源closesocket(clientSocket);WSACleanup();return 0;
}

核心工作机制总结

IOCP + 重叠I/O 工作流程：

1. 初始化阶段
· 创建完成端口(IOCP)
· 创建工作线程池(阻塞在GetQueuedCompletionStatus)
· 创建监听线程接受连接
2. 连接处理阶段
· 接受新客户端连接
· 创建连接上下文(PER_HANDLE_DATA)
· 关联socket与完成端口
· 投递初始接收操作(WSARecv)
3. 数据处理循环
· 客户端发送数据 → 系统完成接收 → IOCP队列收到完成通知
· 工作线程被唤醒 → 处理数据 → 发送回显(WSASend)
· 发送完成 → 重新投递接收操作 → 等待下一次数据
4. 资源清理
· 连接关闭时系统发送bytesTransferred=0的完成通知
· 工作线程检测到后释放相关资源

关键优势：

· 高并发: 少量线程处理大量连接
· 零拷贝: 数据直接在系统缓冲区和应用缓冲区间传输
· 智能调度: IOCP自动负载均衡，优先唤醒空闲线程
· 完全异步: 所有I/O操作非阻塞，无线程等待浪费

http://www.dtcms.com/a/558709.html

相关文章：

  • 东莞建设通网站免费百度seo引流
  • 网站建设专业英文WordPress分类登录可见
  • Jmeter压力测试详解：从入门到实战
  • 义乌建网站做任务的网站
  • 中山精品网站建设咨询建设信用卡激活中心网站
  • 专业的网站优化公司成都微信公众号定制
  • Linux网络HTTPS协议原理
  • AI短视频工具的“知识准确性”瓶颈，内容特工队AI如何通过RAG技术破局
  • 做押韵句子的网站建设网站龙华
  • 2、webgl 基本概念 + 绘制点
  • 重复打开同一个网站怎么做做网站广告软件
  • 高级系统架构师笔记——软件工程基础知识（3）逆向工程与需求工程
  • 山东网站建设seo软文推广广告公司
  • 精品成品网站入口网络推广计划书格式
  • 【Qt】 Qt5.14以下版本也可以使用 Q_TRACE_SCOPE啦 ！！！
  • o2o网站建设怎么样北京市网站建设 维护推荐
  • 做平面设计在那个网站上找图好惠州做网站多少钱
  • Java接口规范升级 —— 给你的 Java 接口 “穿西装”（参数不瞎填，返回不乱码）
  • AI学习研究2025.11.1——deepseek-r1 1.5B 五轮问题下来暴露无法区别中英文
  • Dubbo 全解析：从入门到精通的分布式服务框架实战指南
  • 网站更改公司需要重新备案吗网站联盟怎么做
  • C与汇编深入分析
  • UDS中时间参数相关
  • 东莞网站制作建设项目之家
  • C++：链接的两难 —— ODR中的强与弱符号机制
  • 徐家汇网站建设秦皇岛海港区防疫人员事件
  • 长沙专业网站建设服务网站代备
  • 开始改变第七天 第一个面试
  • 网站资源做缓存做网站开发需要的笔记本配置
  • 搜索引擎网站盈利模式长沙旅游必去的八个景点