本文同步自游戲人生
o *__ 序 __* o
在閱讀ACE代碼和C++NPv1, v2, APG的時候,我意識到一個問題:雖然稍有C++和網絡基礎的同學都可以讀懂ACE,但如果你對OS(五大管理模塊都包含在內)、TCP/IP、C++、Design Patterns了解越多,你就越能體會ACE為什么需要這么龐雜,雖然它不夠完美(但至少我還沒有資格來批評這一點,我現在最常想做的一個動作就是五體投地)。
而且我隱約感覺到,我現在所寫的很多東西在以后(對于有些人或許就是現在)看來會相當不深刻、相當不嚴謹,但對于一段學習歷程,這個過程是必然的、必需的。
在C++NPv1中,Douglas C. Schmidt把原始socket及其API的缺陷有些妖魔化了,比如一段加上注釋、空行在內的35行的代碼,被指出有10處錯誤之多。這就像很多其他語言的倡導者或反傳統C/C++指針者在批評指針時的說法一樣。長期使用原始socket和指針的同學對此感覺很不舒服,何況socket API提供了大量錯誤檢測的接口,至多是不夠友好罷了。你好就好了,沒必要抓住別人一頓痛批吧,『本是同根生,相煎何太急』。
雖然Solaris、Linux的很多版本及Windows對起源于Berkeley的socket API進行了重寫,但不可否認,由于歷史原因和POSIX標準的存在,對于使用者而言,我們可以無視這些API的實現差異。只是一旦我們從socket通信擴展到其他IPC通信的話,就需要正視各種I/O細節的差異了。
由于UNIX中,對于socket, file, pipe, device的大多數操作,描述符都是通用的(這一點,OS上面講的更清楚些)。而Windows中,句柄大多不能互換(socket對于MS來說是舶來品)。系統和標準的不一致導致地址、協議和API的混雜甚至混亂。
UNIX下的描述符和Windows的句柄可以看作是同一個概念,只是應用環境不一樣,所描述的內容也時常不一樣,再簡單了說,它們都是一個整型的ID。
ACE的源碼中使用了大量預處理指令,尤其在跨平臺/編譯環境的部分更加明顯。鑒于C/C++標準的博大胸懷,有些指令需要閱讀相關編譯器提供的幫助文檔:
o #pragma: GCC, MSVC
o #define (#, #@, ##) : GCC, MSVC
其中有若干代碼文件以.inl為后綴,里面是對部分函數的內聯實現,以使代碼結構看上去更加簡潔。如果確定使用內聯函數的話,*.inl將被包含于*.h的最后,如果不使用,則像*.h一樣,包含于*.cpp的頭部。
ACE采用doxygen輸出文檔,在閱讀代碼注釋時能夠感受到差異,但基本不會影響閱讀。
o * __ 關于第3章(C++NPv1)__ * o
ACE抽象的地址類ACE_Addr擁有ACE_DEV_Addr, ACE_FILE_Addr, ACE_INET_Addr, ACE_SPIPE_Addr, ACE_UNIX_Addr五個子類。對于狹義上的網絡通信(TCP/IP)而言,ACE_INET_Addr對應于我們熟悉的sockaddr_in。
ACE_IPC_SAP是IPC(interprocess communication)I/O操作類的root類。
從編碼的角度看,這個類漂亮的地方在于示例了抽象類的另一種實現方式。
一提到抽象類,大多數人的第一反應是pure virtual function。當一個基類確定需要使用virtual function時,這是一個不錯的選擇。但我們都知道虛擬函數有開銷。而且對于一個結構簡單的抽象基類和其繼承子類(尤其是大量使用時),一個虛函數表帶來的開銷會讓整個設計顯得十分蹩腳。
我們都知道如何強制讓一個類無法使用default constructor(protected)。如果對基類使用該方法,僅使子類具有public的default constructor,這就達到了定義抽象基類的效果。
virtual destructor的意義在于防止delete父類指針(指向子類對象)時未調用子類destructor。在此例中,為避免這種情況,同樣將destructor聲明為protected即可。
從設計實現的角度看,相較于socket API,ACE_IPC_SAP的子類ACE_SOCK提供了編譯時對句柄合法性的檢測。
從邏輯功能層面劃分,socket有三種角色:
o active connection role (connector):主動連接
o passive connection role (acceptor):被動連接
o communication role (stream):數據通信
但socket API畢竟不是OOD出來的,對于一個socket描述符,也完全沒有必要去限制其擔負的功能,更不可能搞成三種不同的socket。而OOD的ACE則可以輕易實現對socket對象及其操作的封裝。
工廠類ACE_SOCK_Connector是一個主動創建通信端的工廠類。socket API中的connect接口只是為一個socket建立與其它peer的網絡連接,而不產生新的socket實例,也不依賴于任何其它socket。同樣,ACE_SOCK_Connector只是為一個ACE_SOCK_Stream對象(對用于數據通信的socket的封裝)連接到ACE_Addr(對struct sockaddr的封裝)提供接口,也不含對ACE_SOCK_Stream對象的其它操作。
工廠類ACE_SOCK_Acceptor是一個被動創建通信端的工廠類。當監聽到新的網絡連接后,為該連接初始化一個ACE_SOCK_Stream對象。和connector不同的是,acceptor依賴于一個已經存在的充當監聽功能的socket句柄(ACE_SOCK),因此,ACE_SOCK_Acceptor是ACE_SOCK的一個子類。
ACE_SOCK_Stream是只負有通信傳輸功能的socket,對應connection-oriented的TCP通信格式stream,和UDP的CE_SOCK_CODgram相呼應。ACE_SOCK_Stream只是socket的通信載體,在兩個工廠ACE_SOCK_Connector和ACE_SOCK_Acceptor中初始化。這樣一個類除支持最基本的數據發送(send)和接收(recv)和阻塞(blocking)、非阻塞(nonblocking)及定時(timed)的I/O模式外,還支持分散讀取(scatter-read)和集中寫入(gather-write)。
對于一個簡單的『網絡課程作業:寫一個有連接的IM小程序』,上面這些內容已經足夠了。當然即使使用對應的幾個socket API也已經足夠了。但我們顯然更加關心如此龐大的一個庫,是如何解決復雜的網絡應用的,我尤其關心的是多線程并發如何更好的處理。
所以,我準備跑到第8、9章了。