c++ 单线程实现同时监听多个端口
前言
多年前开发了一套网络库，底层实现采用IOCP（完成端口）。该库已在公司多个程序中应用；经过多次修改，长时间检验，已经非常稳定高效。
最近把以前的代码梳理了一下，又加进了一些新的思路。代码结构更加合理，性能也有所提升。打算将该库一些的知识点写出来，以供参考。
服务端要在多个端口监听，这种场合并不多见。但作为一个完善的网络库，似乎有必要支持此功能的。
传统实现方法
如果监听端口个数很少，也可以采用传统的方法。因为accept函数是阻塞的，所以要实现在n个端口监听，就需要n个线程。如果监听端口个数不多，这也不是多大问题。如果监听端口多达几十个，这种方法就有些不妥。线程也是一种资源，线程过多占用资源会增加；也会导致系统负担加重。
更可行的实现方法
实现方法有些曲折，需要一步一步分析；基本的原理就是将socket句柄与事件（event）相关联。Windows有相关的函数可以对多个事件监听，当某个事件被触发，就知道相应的socket有事件到达。可以对该socket做accept，因为已经确定该socket有事件了，所以accept函数会立即返回。这样就达到对多个端口同时监听的目的。
1）生成socket，并与某个端口绑定
structLISTEN_SOCKET_INFO
{
UINT16listenPort;//监听端口
SOCKETlistenSocket;//句柄
WSAEVENTnetEvent;//socket对应事件
};
intIocpAccept::CreateListenInfo()
{
//m_listListenPort存储要监听的端口；总个数不超过64个
std::vector::iteratorpos=m_listListenPort.begin();
for(;pos!=m_listListenPort.end();++pos)
{
//生成socket
UINT16listenPort=*pos;
LISTEN_SOCKET_INFOsocketInfo;
socketInfo.listenSocket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
socketInfo.listenPort=listenPort;
//绑定端口
sockaddr_inInetAddr;
InetAddr.sin_family=AF_INET;
InetAddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
InetAddr.sin_port=htons(listenPort);
intret=bind(socketInfo.listenSocket,(SOCKADDR*)&InetAddr,sizeof(InetAddr));
if(SOCKET_ERROR==ret)
{
::closesocket(socketInfo.listenSocket);
//绑定失败
continue;
}
//生成事件
socketInfo.netEvent=WSACreateEvent();
//将socket句柄与事件关联起来。只监视socket的accept和close消息
ret=WSAEventSelect(socketInfo.listenSocket,socketInfo.netEvent,FD_ACCEPT|FD_CLOSE);
if(SOCKET_ERROR==ret)
{
::closesocket(socketInfo.listenSocket);
continue;
}
//启动监听
ret=listen(socketInfo.listenSocket,1000);
if(SOCKET_ERROR==ret)
{
::closesocket(socketInfo.listenSocket);
continue;
}
m_listListenInfo.push_back(socketInfo);
}
return0;
}
该函数已将需要的数据存储在列表m_listListenInfo中。
2）启动监听线程，对多个事件监听
对多个事件监听用到如下函数：
DWORDWSAAPIWSAWaitForMultipleEvents(DWORDcEvents,constWSAEVENT*lphEvents,BOOLfWaitAll,DWORDdwTimeout,BOOLfAlertable);
该函数最多可以对64个事件做跟踪，所以一个线程最多可以对64个端口做监听。（同时对超过64个端口监听的场合非常少见。本文不考虑。）
//生成事件地址指针
intnEventTotal;
WSAEVENT*pEventArray=CreateNetEventArray(&nEventTotal);
if(nEventTotal==0)
return0;
assert(nEventTotal<=WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS);
MSGmsg;
while(m_bServerStart)
{
//同时对多个事件做监听
DWORDindex=WSAWaitForMultipleEvents(nEventTotal,
pEventArray,
FALSE,
10000,
FALSE);
if(!m_bServerStart)
return0;
//查看是哪个事件触发函数返回
index=index-WSA_WAIT_EVENT_0;
//客户端连接事件
if((index!=WSA_WAIT_FAILED)&&(index!=WSA_WAIT_TIMEOUT))
{
//pEventArray排序与m_listListenInfo一样，所以可以根据index找到对应的socket。
//就是该socket导致函数返回
LISTEN_SOCKET_INFOsocketInfo=m_listListenInfo[index];
//查看具体是什么事件导致函数返回
WSANETWORKEVENTSNetworkEvents;
WSAEnumNetworkEvents(socketInfo.listenSocket,pEventArray[index],&NetworkEvents);
//如果是accept事件，说明有客户端连接此端口
if(NetworkEvents.lNetworkEvents==FD_ACCEPT
&&NetworkEvents.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT]==0)
{
//这时调用accept函数，会立即返回
AcceptListenPort(socketInfo.listenSocket,socketInfo.listenPort);
}
if(NetworkEvents.lNetworkEvents==FD_CLOSE
&&NetworkEvents.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT]==0)
{
assert(false);
}
}
else
{
//因为超时等其他原因引起函数返回
}
}
下文accept函数调用，并不会阻塞。
UINTIocpAccept::AcceptListenPort(SOCKEThListenSocket,UINT16nListenPort)
{
SOCKEThClient=0;
SOCKADDR_INlocalAddr;
intiaddrSize=sizeof(SOCKADDR_IN);
hClient=accept(hListenSocket,(structsockaddr*)&localAddr,&iaddrSize);
if(INVALID_SOCKET==hClient)
{
intnAccepetError=WSAGetLastError();
if(nAccepetError==WSAECONNRESET)
{
return1;
}
else
{
return0;
}
}
else
{
//获取了一个客户端连接
OnAcceptClient(hClient,nListenPort);
}
return0;
}
后记：
同时对多个端口做监听，可能还有更好的方法。如果对几百个以上端口做监听，此方法可能就不太合适。通常情况下，对多个端口监听的场景比较少见，所以对更优化的处理方法也没深究。
代码下载地址： https://download.csdn.net/download/qq_29939347/10691921
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