网络基础编程_5.4聊天室-IOCP服务器

聊天室-IOCP服务器

main

1. 创建完成端口内核对象(CreateIoCompletionPort)

2. 获取核心数并创建线程(GetSystemInfo + CreateThread)

3. 创建套接字并绑定接听(socket + bind + listen)

4. 接收客户端并绑定IOCP(accept + CreateIoCompletionPort)

5. 将客户端套接字添加到队列(vector.pushback)

6. 投递一个客户端套接字的IO请求(WSARecv)

thread

1. 从完成队列中获取完成的消息(GetQueuedCompletionStatus)

2. 判断是否获取成功，如果成功就转发消息，投递一个新的IO请求

3. 如果失败就将自己从客户端容器中删除

#include <stdio.h>

// 1. 包含必要的头文件和库, 必须位于 windows之前
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

#include <windows.h>
#include <ws2tcpip.h>

// 动态数组
#include <vector>
using namespace std;

// 用于保存所有连接的客户端
vector<SOCKET> ClientList;

// 创建一个自定义的 OVERLAPPED 的结构，附加一些数据
struct MyOverLapped
{
    // 保留原始的重叠结构
    OVERLAPPED Overlapped;

    // 自己添加新的数据
    WSABUF WsaBuf;
};

// 工具函数，用于判断是否执行成功
VOID CheckResult(BOOL Value, LPCWSTR ErrMsg)
{
    // 如果 Value 非空，就表示执行成功
    if (Value == FALSE)
    {
        printf("ErrMsg: %ls
", ErrMsg);
        system("pause"); ExitProcess(0);
    }
}


// 用于执行接收数据的线程
DWORD WINAPI ThreadRoutine(LPVOID lpThreadParameter)
{
    // 保存函数的执行结果
    BOOL Result = FALSE;

    // 保存实际的操作数量
    DWORD RealOper = 0;

    // 定义完成键，作用是区分IO请求是谁发送的，在绑定的时候设置
    ULONG_PTR CompletKey = 0;

    // 重叠 IO 结构
    MyOverLapped* pOverLapped = nullptr;

    // 获取 IOCP 内核对象
    HANDLE IoHandle = (HANDLE)lpThreadParameter;


    // 2. 在循环中不断的接收数据，如果返回值为 > 0 表示成功
    while (TRUE)
    {
        // 当有 IO 请求完成时，从中获取完成的信息，没有就休眠
        Result = GetQueuedCompletionStatus(
            IoHandle,                        // IOCP 内核对象
            &RealOper,                         // 实际操作数量
            &CompletKey,                    // 完成键
            (LPOVERLAPPED*)& pOverLapped,    // 存放重叠结构
            INFINITE);                        // 等待时长

        // 3. 将当前的套接字关闭并从列表移除
        if (Result == FALSE && RealOper == 0)
        {
            for (int i = 0; i < ClientList.size(); ++i)
            {
                // 找到当前对应的套接字
                if (ClientList[i] == (SOCKET)CompletKey)
                {
                    // 收尾工作
                    closesocket((SOCKET)CompletKey);
                    printf("%08X 退出了聊天室
", (SOCKET)CompletKey);
                    ClientList.erase(ClientList.begin() + i);
                    break;
                }
            }
        }
        else
        {
            // 转发给当前在线的除自己以外的所有客户端
            for (size_t i = 0; i < ClientList.size(); ++i)
            {
                // 排除掉自己，不会发消息给自己
                if (ClientList[i] == (SOCKET)CompletKey)
                    continue;

                // 直接转发消息
                send(ClientList[i], pOverLapped->WsaBuf.buf, pOverLapped->WsaBuf.len, 0);
            }

            // 释放堆空间的数据
            delete[] pOverLapped->WsaBuf.buf;
            delete pOverLapped;

            // 每一个异步 IO 操作都需要重叠结构
            MyOverLapped* OverLapped = new MyOverLapped{ 0 };
            OverLapped->WsaBuf.len = 0x100;
            OverLapped->WsaBuf.buf = new char[0x100]{ 0 };

            // 先投递一个接收的消息
            DWORD RealRecv = 0, Flags = 0;
            WSARecv(
                (SOCKET)CompletKey,            // 客户端套接字
                &OverLapped->WsaBuf,    // 保存缓冲区和缓冲区的大小
                1,                        // 缓冲区的个数
                &RealRecv,                // 实际操作数
                &Flags,                    // 标志
                (OVERLAPPED*)OverLapped,// 重叠结构
                NULL);                    // 回调函数
        }
    }

    return 0;
}

int main()
{
    // [1] 创建一个完成端口内核对象，固定写法
    HANDLE IoHanlde = CreateIoCompletionPort(
        INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);

    // [2] 获取当前 CPU 的数量
    SYSTEM_INFO SystemInfo = { 0 };
    GetSystemInfo(&SystemInfo);

    // [3] 根据获取的 CPU 数量，创建线程
    for (int i = 0; i < SystemInfo.dwNumberOfProcessors; ++i)
        CreateThread(NULL, NULL, ThreadRoutine, (LPVOID)IoHanlde, NULL, NULL);

    // 2. 初始化网络环境并判断是否成功[ 搜索信号(2G?3G?4G?) ]
    WSAData WsaData = { 0 };
    if (!WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &WsaData))
        CheckResult(WsaData.wVersion == 0x0202, L"初始化网络环境失败");

    // 3. 创建套接字(IP+PORT) [ 买手机 ]
    SOCKET ServerSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    CheckResult(ServerSocket != INVALID_SOCKET, L"套接字创建失败");

    // 4. 绑定套接字，提供IP和端口 (办手机卡)
    sockaddr_in ServerAddr = { 0 };
    ServerAddr.sin_port = htons(0x1515);        // 端口
    ServerAddr.sin_family = AF_INET;            // 协议类型
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &ServerAddr.sin_addr.S_un);
    BOOL Result = bind(ServerSocket,    // 要绑定的套接字
        (SOCKADDR*)& ServerAddr,        // 服务器的地址和IP对应的结构体
        sizeof(sockaddr_in));            // 必须要指定大小
    CheckResult(Result != SOCKET_ERROR, L"套接字绑定失败");

    // 5. 监听套接字 (开机,等待连接)
    // -  监听谁，最多等待多少个客户端的链接
    Result = listen(ServerSocket, SOMAXCONN);

    // 6. 循环等待客户端的连接(接电话)
    while (true)
    {
        // 接收客户端
        int dwSize = sizeof(sockaddr_in);
        sockaddr_in ClientAddr = { 0 };        // 接收的客户端ip和端口
        SOCKET ClientSocket = accept(ServerSocket,
            (SOCKADDR*)&ClientAddr, &dwSize);

        // 添加到容器中
        printf("%08X 进入了聊天室
", ClientSocket);
        ClientList.push_back(ClientSocket);

        // [4] 绑定套接字对象到 IOCP 句柄
        CreateIoCompletionPort((HANDLE)ClientSocket,
            // (完成键)会在接收到消息时，传入到线程函数中
            IoHanlde, (ULONG_PTR)ClientSocket, 0);

        // [5] 每一个异步 IO 操作都需要重叠结构
        MyOverLapped* OverLapped = new MyOverLapped{ 0 };
        OverLapped->WsaBuf.len = 0x100;
        OverLapped->WsaBuf.buf = new char[0x100]{ 0 };

        // [6] 先投递一个接收的消息
        DWORD RealRecv = 0, Flags = 0;
        WSARecv(
            ClientSocket,            // 客户端套接字
            &OverLapped->WsaBuf,    // 保存缓冲区和缓冲区的大小
            1,                        // 缓冲区的个数
            &RealRecv,                // 实际操作数
            &Flags,                    // 标志
            (OVERLAPPED*)OverLapped,// 重叠结构
            NULL);                    // 回调函数
    }

    // 7. 关闭套接字执行清理工作
    closesocket(ServerSocket);

    // 8. 清理网络环境
    WSACleanup();

    system("pause");
    return 0;
}