asio C++ library核心理念和功能(四)

1.2.10 处理程序跟踪
为了帮助调试异步程序,Asio提供了对处理程序跟踪的支持。 通过定义ASIO_ENABLE_HANDLER_TRACKING启用时,Asio将调试输出写入标准错误流。 输出记录异步操作及其处理程序之间的关系。
此功能在调试时非常有用,您需要知道异步操作是如何链接在一起的,或者是哪些待处理的异步操作。 举例来说,这里是运行HTTP Server示例时的输出,处理单个请求,然后通过Ctrl + C关闭:

@asio|1298160085.070638|0*1|signal_set@0x7fff50528f40.async_wait
@asio|1298160085.070888|0*2|socket@0x7fff50528f60.async_accept
@asio|1298160085.070913|0|resolver@0x7fff50528e28.cancel
@asio|1298160118.075438|>2|ec=asio.system:0
@asio|1298160118.075472|2*3|socket@0xb39048.async_receive
@asio|1298160118.075507|2*4|socket@0x7fff50528f60.async_accept
@asio|1298160118.075527|<2|
@asio|1298160118.075540|>3|ec=asio.system:0,bytes_transferred=122
@asio|1298160118.075731|3*5|socket@0xb39048.async_send
@asio|1298160118.075778|<3|
@asio|1298160118.075793|>5|ec=asio.system:0,bytes_transferred=156
@asio|1298160118.075831|5|socket@0xb39048.close
@asio|1298160118.075855|<5|
@asio|1298160122.827317|>1|ec=asio.system:0,signal_number=2
@asio|1298160122.827333|1|socket@0x7fff50528f60.close
@asio|1298160122.827359|<1|
@asio|1298160122.827370|>4|ec=asio.system:125
@asio|1298160122.827378|<4|
@asio|1298160122.827394|0|signal_set@0x7fff50528f40.cancel

Each line is of the form:

<tag>|<timestamp>|<action>|<description>

<tag>始终是@asio,用于标识和提取程序输出中的处理程序跟踪消息。
从1970年1月1日UTC开始,<timestamp>是秒和微秒。
<action>采用以下形式之一:

> n程序进入处理程序编号n。 <description>显示处理程序的参数。
<n程序离开处理程序编号n。
!n由于例外,程序编号为n。
〜n处理程序编号n在未被调用的情况下销毁。 任何未完成的异步通常都是这种情况
当io_service被销毁时的操作。
n * m处理程序编号n用完成处理程序编号m创建了一个新的异步操作。 <description>显示了异步操作已启动。
n处理程序编号n执行了其他一些操作。 <description>显示了被调用的函数。 目前只
记录close()和cancel()操作,因为这些操作可能会影响未决异步操作的状态。

当<description>显示同步或异步操作时,格式为<object-type> @ <pointer>。<operation>。 对于处理程序输入,它显示一个以逗号分隔的参数列表及其值。
如上所示,每个处理程序都被分配一个数字标识符。 处理程序跟踪输出显示的处理程序编号为0时,表示该操作是在任何处理程序之外执行的。

视觉表示
处理程序跟踪输出可以使用包含的handlerviz.pl工具进行后处理,以创建处理程序的可视化表示(需要GraphViz工具点)。

1.2.11 无堆栈协程

协程类为无堆栈协程提供支持。 无堆栈协程使程序能够以最小的开销以同步方式实现异步逻辑,如以下示例所示:

struct session : asio::coroutine
{
  boost::shared_ptr<tcp::socket> socket_;
  boost::shared_ptr<std::vector<char> > buffer_;
  session(boost::shared_ptr<tcp::socket> socket)
    : socket_(socket),
  buffer_(new std::vector<char>(1024)){ }
  void operator()(asio::error_code ec = asio::error_code(), std::size_t n = 0)
  {
    if (!ec) reenter (this)
     {
        for (;;){
          yield socket_->async_read_some(asio::buffer(*buffer_), *this);
          yield asio::async_write(*socket_, asio::buffer(*buffer_, n), *this);
        }
      }
  }
};

协程类与伪关键字reenter,yield和fork一起使用。 这些是预处理器宏,并且使用类似于Duff's Device的技术通过switch语句实现。 协程类的文档提供了这些伪关键字的完整描述。

1.2.12 堆栈协程

spawn()函数是运行堆栈协程的高级包装器。 它基于Boost.Coroutine库。 spawn()函数使程序能够以同步方式实现异步逻辑,如以下示例所示:

asio::spawn(my_strand, do_echo);
// ...
void do_echo(asio::yield_context yield)
{
  try
  {
    char data[128];
    for (;;)
    {
      std::size_t length =
      my_socket.async_read_some(
        asio::buffer(data), yield);
        asio::async_write(my_socket,
        asio::buffer(data, length), yield);
    }
  }
  catch (std::exception& e)
  {
    // ...
  }
}

spawn()的第一个参数可能是一个strand,io_service或完成处理程序。 此参数确定允许协程执行的上下文。 例如,服务器的每个客户端对象可能包含多个协程; 它们应该全部运行在同一条链上,以便不需要明确的同步。
第二个参数是一个带签名的函数对象:

void coroutine(asio::yield_context yield);

指定要作为协程的一部分运行的代码。 可以将参数yield传递给异步操作来代替完成处理程序,如下所示:

std::size_t length =
  my_socket.async_read_some(
    asio::buffer(data), yield);

这启动异步操作并暂停协程。 当异步操作完成时,协程将自动恢复。异步操作的处理程序签名具有以下形式:

void handler(asio::error_code ec, result_type result);

启动函数返回result_type。 在上面的async_read_some示例中,这是size_t。 如果异步操作失败,则error_code将转换为system_error异常并抛出。
处理器签名的形式如下:

void handler(asio::error_code ec);

启动函数返回void。 如上所述,错误作为system_error异常传递回协程。 要从操作中收集error_code,而不是让它引发异常,请将输出变量与yield_context关联起来,如下所示:

asio::error_code ec;
std::size_t length =
  my_socket.async_read_some(
    asio::buffer(data), yield[ec]);

注意:如果spawn()与Handler类型的自定义完成处理程序一起使用,则函数对象签名实际上是:

void coroutine(asio::basic_yield_context<Handler> yield);
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