boost.asio源码剖析(四) ---- asio中的泛型概念(concepts)

* Protocol(通信协议)

      Protocol，是asio在网络编程方面最重要的一个concept。在第一章中的levelX类图中可以看到，所有提供网络相关功能的服务和I/O对象都需要Protocol来确定一些细节。

Protocol的约束摘要如下：

class protocol
{
public:
  /// Obtain an identifier for the type of the protocol.
  int type() const;

  /// Obtain an identifier for the protocol.
  int protocol() const;

  /// Obtain an identifier for the protocol family.
  int family() const;

  typedef ... endpoint;
  typedef ... socket; 
};

      符合Protocol约束的类需要提供type/protocol/family三个接口，分别返回协议类型/协议枚举/协议组枚举；还需要提供两个类型定义endpoint/socket，分别表示通信协议一方的地址/继承于asio::basic_socket的类型。

      目前，asio中符合Protocol约束的类有：stream_protocol，datagram_protocol，raw_protocol，seq_packet_protocol；
      既符合Protocol约束，同时又符合InternetProtocol约束的类有：tcp(TCP协议)，udp(UDP协议)，icmp(ICMP协议)。

* InternetProtocol(网络通信协议)

      InternetProtocol，是Protocol的约束超集，在Protocol约束的基础上添加了几个新的约束。

InternetProtocol的约束摘要如下：

class InternetProtocol
{
public:
  /// Construct to represent the IPv4 internet protocol.
  static InternetProtocol v4();

  /// Construct to represent the IPv6 internet protocol.
  static InternetProtocol v6();

  /// Obtain an identifier for the type of the protocol.
  int type() const;

  /// Obtain an identifier for the protocol.
  int protocol() const;

  /// Obtain an identifier for the protocol family.
  int family() const;

  typedef ... endpoint;
  typedef ... socket; 
  typedef ... resolver;
};

      其中，type/protocol/family接口和endpoint/socket类型定义都是属于Protocol约束的部分，在此不再赘述。InternetProtocol相对于Protocol新增的约束有：v4/v6两个静态接口，分别返回IPv4/IPv6版本的网络通信协议对象；类型定义resolver，表示继承于basic_resolver的类型。

* ConstBuffer(不可变缓冲区),ConstBufferSequence(不可变缓冲区序列),MutableBuffer(可变缓冲区),MutableBufferSequence(可变缓冲区序列)

      ConstBuffer和MutableBuffer是asio中各种组件通用的缓冲区适配器concept，在asio中以const_buffer和mutable_buffer两个类实现。

ConstBuffer和MutableBuffer的约束摘要如下：

class ConstBuffer
{
private:
  friend void const* boost::asio::detail::buffer_cast_helper(const ConstBuffer& b);
  friend std::size_t boost::asio::detail::buffer_size_helper(const ConstBuffer& b);
};

class MutableBuffer
{
private:
  friend void* boost::asio::detail::buffer_cast_helper(const MutableBuffer& b);
  friend std::size_t boost::asio::detail::buffer_size_helper(const MutableBuffer& b);
};

      只需能通过buffer_cast_helper和buffer_size_helper这两个自由函数获取缓冲区首地址指针和缓冲区长度即可。这两个concept没有什么扩展的必要，因此asio中并未显式地提及，在后文中我们直接以他们当前的实现const_buffer和mutable_buffer这两个类替代。

ConstBufferSequence和MutableBufferSequence是const_buffer和mutable_buffer的容器约束。它们的约束摘要如下：

class ConstBufferSequence
{
public:
    typedef const_buffer value_type;
    typedef ... const_iterator;

    const_iterator begin() const;
    const_iterator end() const;
};

class MutableBufferSequence
{
public:
    typedef mutable_buffer value_type;
    typedef ... const_iterator;

    const_iterator begin() const;
    const_iterator end() const;
};

      ConstBufferSequence和MutableBufferSequence只需提供begin/end两个接口，返回相应的迭代器即可。

      asio中，提供了const_buffer_1和mutable_buffer_1两个类，可以方便地将单个的const_buffer和mutable_buffer封装为容器外观，使其符合ConstBufferSequence和MutableBufferSequence约束。

* Stream(流),AsyncReadStream(支持异步读操作的流),AsyncWriteStream(支持异步写操作的流),SyncReadStream(支持同步写操作的流),SyncWriteStream(支持同步写操作的流)

      Stream，就是大家耳熟能详的“流”。AsyncReadStream,AsyncWriteStream,SyncReadStream,SyncWriteStream四种concept是Stream的子集，在流的基础上添加一些接口。

Stream的约束摘要如下：

class Stream
{
public:
    void close();
    boost::system::error_code close(boost::system::error_code& ec);
};

      Stream的约束非常简单，只需要两个用于关闭流的close接口。

AsyncReadStream的约束摘要如下：

class AsyncReadStream
{
public:
    template <typename MutableBufferSequence, typename ReadHandler>
    void async_read_some(const MutableBufferSequence& buffers,
                BOOST_ASIO_MOVE_ARG(ReadHandler) handler);

    void close();
    boost::system::error_code close(boost::system::error_code& ec);
};

      AsyncReadStream在Stream的基础上增加了一个异步读数据的接口async_read_some，第一个参数buffers是一个符合MutableBufferSequence约束的对象，第二个参数是异步操作的回调函数。

AsyncWriteStream的约束摘要如下：

class AsyncWriteStream
{
public:
    template <typename ConstBufferSequence, typename WriteHandler>
    void async_write_some(const ConstBufferSequence& buffers,
                BOOST_ASIO_MOVE_ARG(WriteHandler) handler);

    void close();
    boost::system::error_code close(boost::system::error_code& ec);
};

      AsyncWriteStream在Stream的基础上增加了一个异步写数据的接口async_write_some，第一个参数buffers是一个符合ConstBufferSequence约束的对象，第二个参数是异步操作的回调函数。

SyncReadStream的约束摘要如下：

class SyncReadStream
{
public:
    template <typename MutableBufferSequence>
    void read_some(const MutableBufferSequence& buffers);

    template <typename MutableBufferSequence>
    boost::system::error_code read_some(const MutableBufferSequence& buffers, boost::system::error_code& ec);

    void close();
    boost::system::error_code close(boost::system::error_code& ec);
};

      SyncReadStream在Stream的基础上增加了一个异步读数据的接口read_some，第一个参数buffers是一个符合MutableBufferSequence约束的对象。

SyncWriteStream的约束摘要如下：

class SyncWriteStream
{
public:
    template <typename ConstBufferSequence>
    void write_some(const ConstBufferSequence& buffers);

    template <typename ConstBufferSequence>
    boost::system::error_code write_some(const ConstBufferSequence& buffers, boost::system::error_code& ec);

    void close();
    boost::system::error_code close(boost::system::error_code& ec);
};

      SyncWriteStream在Stream的基础上增加了一个同步写数据的接口write_some，第一个参数buffers是一个符合ConstBufferSequence约束的对象。

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