简述

这里使用的API和同步编程的API是差不多的，只多了一个ioctlsocket和select函数。这里面涉及一个很重要的结构体fd_set。这里用到的API大部分都是windows和linux通用的。

1. ioctlsocket控制socket的IO模型

int ioctlsocket(_In_    SOCKET s,_In_    long   cmd,_Inout_ u_long *argp
);

s:需要设置的socket

cmd:想要对socket执行的命令，异步编程需要FIONBIO命令

argp:执行命令的参数，FIONBIO的参数如果为0表示阻塞模式，非0表示非阻塞模式

2. select获取一个或多个套接字的状态(可读可写或其他状态)

int select(_In_    int                  nfds,_Inout_ fd_set               *readfds,_Inout_ fd_set               *writefds,_Inout_ fd_set               *exceptfds,_In_    const struct timeval *timeout
);

nfds:无用

readfds:一个fd_set，表示哪些套接字需要判断是否”可读”状态，其中”可读”状态可以是accept，recv或者套接字已经关闭，重置，中断。

writefds:一个fd_set，表示哪些套接字需要判断是否”可写”状态，其中”可写”状态可以是connect成功，send。一般来说send是会立刻返回的，但是当send缓存区被装满了，数据无法放入时就会导致send函数阻塞，异步模式下可以用select判断缓存区是否有空间。

exceptfds:一个fd_set，表示哪些套接字需要判断是否”异常”状态，其中”异常”状态一般是connect失败。

timeout:等待的超时时间，select会等待timeout毫秒，NULL表示无限等待

成功返回所有fd_set响应的套接字数目，错误发生返回SOCKET_ERROR，超时返回0.

3. fd_set就是一个简单的结构体，内部有一个socket数组和一个数组成员个数。

typedef struct fd_set {u_int fd_count;               /* how many are SET? */SOCKET  fd_array[FD_SETSIZE];   /* an array of SOCKETs */
} fd_set;

可以使用如下宏操作fd_set

FD_CLR(fd, set):从fd_set中删除指定的socket

FD_SET(fd, set):从fd_set中添加指定的socket

FD_ZERO(set):清空fd_set

FD_ISSET(fd, set):判断指定socket是否在fd_set中

异步通信示例

下面是异步通信服务端的代码，用于回发客户端发过来的消息，单线程中处理多个客户端的通信。

#include <winsock2.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")#define IP "127.0.0.1"
#define DEFAULT_PORT 12345#define Print_ErrCode(e) fprintf(stderr,"\n[Server]%s 执行失败: %d\n",e,WSAGetLastError())
#define DEFAULT_BACKLOG 5
#define MAX_IO_PEND 10
int curr_size = 0; //当前的句柄数
#define OP_READ 0x10
#define OP_WRITE 0x20//定义结构体用于储存通信信息
typedef struct _socklist
{SOCKET sock;DWORD Op;char name[100];char Buffer[128];int  bufLen;
} Socklist;int main(int argc, char **argv)
{int nStartup = 0;struct sockaddr_in clientService;WSADATA wsaData;SOCKET sockListen = INVALID_SOCKET;int nRet = 0;//保存所有的客户端、服务端的SOCKET信息if (0 != (nStartup = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData))){WSASetLastError(nStartup); //WSAStartup不会自动设置错误代码Print_ErrCode("WSAStartup()");return 1;}clientService.sin_family = AF_INET;clientService.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);clientService.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);if (INVALID_SOCKET == (sockListen = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP))){Print_ErrCode("socket()");return 1;}u_long type = 1;ioctlsocket(sockListen, FIONBIO, &type);if (SOCKET_ERROR == bind(sockListen,(SOCKADDR *)&clientService,sizeof(clientService))){Print_ErrCode("bind()");closesocket(sockListen);return 1;}if (SOCKET_ERROR == listen(sockListen, DEFAULT_BACKLOG)){Print_ErrCode("listen()");closesocket(sockListen);}printf("[Server]监听 %s:%d\n", IP, DEFAULT_PORT);//存放所有的socket，包括用于accept的socket。Socklist sockList[10];//将监听socket设为socklist第一个元素sockList[0].sock = sockListen;curr_size = 1;// 一个大循环，不断的接收客户端请求while(true){//循环判断是否有请求需要处理
        fd_set fdRead, fdWrite;while (true){FD_ZERO(&fdRead);FD_ZERO(&fdWrite);FD_SET(sockList[0].sock, &fdRead);for (int i = 1; i < curr_size; i++){//对需要send的客户端连接selectif (sockList[i].Op == OP_WRITE){FD_SET(sockList[i].sock, &fdWrite);}//对所有的客户端连接selectFD_SET(sockList[i].sock, &fdRead);}//这个操作会被阻塞nRet = select(0, &fdRead, &fdWrite, NULL, NULL);if (FD_ISSET(sockList[0].sock, &fdRead)){//第0个socket可用了，这时accept一定会立刻返回成功或失败 这里需要处理最大连接数SOCKET sockNewClient = accept(sockListen,NULL,NULL);sockList[curr_size].sock = sockNewClient;sockList[curr_size++].Op = OP_READ;break;}//其他socket可用了，判断哪些能读，哪些能写if (fdRead.fd_count > 0){for (int i = 1; i < curr_size; i++){if (FD_ISSET(sockList[i].sock, &fdRead)){//开始recvnRet = recv(sockList[i].sock, sockList[i].Buffer, 127, 0);if (nRet == SOCKET_ERROR){closesocket(sockList[i].sock);//移除sockListfor (int j = i; j < curr_size-1; j++){sockList[i].sock = sockList[i + 1].sock;}curr_size--;}else{sockList[i].Buffer[nRet] = '\0';sockList[i].bufLen = nRet;sockList[i].Op = OP_WRITE;printf("[Server]接收到:%s\n", sockList[i].Buffer);}}}}if (fdWrite.fd_count > 0){for (int i = 1; i < curr_size; i++){if (FD_ISSET(sockList[i].sock, &fdWrite)){if (sockList[i].Op == OP_WRITE){//开始sendnRet = send(sockList[i].sock, sockList[i].Buffer, sockList[i].bufLen, 0);//事实上，这里可能会有nRet小于bufLen的情况if (nRet == SOCKET_ERROR){closesocket(sockList[i].sock);//移除sockListfor (int j = i; j < curr_size - 1; j++){sockList[i].sock = sockList[i + 1].sock;}curr_size--;}else{sockList[i].Op = OP_READ;printf("[Server]已发送:%d\n", nRet);}}}}}}}
}