8.2.4 重疊模型
在Wi n s o c k中，相比我們迄今為止解釋過的其他所有I / O模型，重疊I / O（Overlapped I/O）
模型使應用程序能達到更佳的系統性能。重疊模型的基本設計原理便是讓應用程序使用一個重疊的數據結構，一次投遞一個或多個Winsock I/O請求。針對那些提交的請求，在它們完成之后，應用程序可為它們提供服務。該模型適用于除Windows CE之外的各種Wi n d o w s平臺。
模型的總體設計以Wi n 3 2重疊I / O機制為基礎。那個機制可通過R e a d F i l e和Wr i t e F i l e兩個函數，針對設備執行I / O操作。
最開始的時候，Wi n s o c k重疊I / O模型只能應用于Windows NT操作系統上運行的Wi n s o c k1 . 1應用程序。作為應用程序，它可針對一個套接字句柄，調用R e a d F i l e以及Wr i t e F i l e，同時指定一個重疊式結構（稍后詳述），從而利用這個模型。自Winsock 2發布開始，重疊I / O便已集成到新的Wi n s o c k函數中，比如W S A S e n d和W S A R e c v。這樣一來，重疊I / O模型便能適用于安裝了Winsock 2的所有Wi n d o w s平臺。
注意在Winsock 2發布之后，重疊I/O仍可在Windows NT和Windows 2000這兩個操作系統中，隨R e a d F i l e和Wr i t e F i l e兩個函數使用。但是，Windows 95和Windows 98均不具備這一功能。考慮到應用程序的跨平臺兼容問題，同時考慮到性能方面的因素，應盡量避免使用Wi n 3 2的R e a d F i l e和Wr i t e F i l e函數，分別換以W S A R e c v和W S A S e n d函數。本節只打算講述通過新的Winsock 2函數，來使用重疊I/O模型。
要想在一個套接字上使用重疊I / O模型，首先必須使用W S A _ F L A G _ O V E R L A P P E D這個標志，創建一個套接字。如下所示：
? s = WSASocket(AF_INET,SOCK_STREAM,0,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);
? 創建套接字的時候，假如使用的是s o c k e t函數，而非W S A S o c k e t函數，那么會默認設置W S A _ F L A G _ O V E R L A P P E D標志。成功建好一個套接字，同時將其與一個本地接口綁定到一起后，便可開始進行重疊I / O 操作，方法是調用下述的Wi n s o c k 函數，同時指定一個
W S A O V E R L A P P E D結構（可選）：
■ W S A S e n d
■ W S A S e n d To
■ W S A R e c v
■ W S A R e c v F r o m
■ W S A I o c t l
■ A c c e p t E x
■ Tr n a s m i t F i l e
大家現在或許已經知道，其中每個函數都與一個套接字上數據的發送、數據接收以及連接的接受有關。因此，這些活動可能會花極少的時間才能完成。這正是每個函數都可接受一個W S A O V E R L A P P E D結構作為參數的原因。若隨一個W S A O V E R L A P P E D結構一起調用這些函數，函數會立即完成并返回，無論套接字是否設為鎖定模式（本章開頭已詳細講過了）。它
們依賴于W S A O V E R L A P P E D結構來返回一個I / O請求的返回。
主要有兩個方法可用來管理一個重疊I / O請求的完成：我們的應用程序可等待“事件對象通知”，亦可通過“完成例程”，對已經完成的請求加以處理。上面列出的函數（ A c c e p t E x除外）還有另一個常用的參數：
l p C o m p l e t i o n R O U T I N E。該參數指定的是一個可選的指針，指向一個完成例程函數，在重疊請求完成后調用。接下去，我們將探討事件通知方法。在本章稍后，還會介紹如何使用可選的完成例程，代替事件，對完成的重疊請求加以處理。
1. 事件通知
重疊I / O的事件通知方法要求將Wi n 3 2事件對象與W S A O V E R L A P P E D結構關聯在一起。若使用一個W S A O V E R L A P P E D結構，發出像W S A S e n d和W S A R e c v這樣的I / O調用，它們會立即返回。
通常，大家會發現這些I / O 調用會以失敗告終，返回S O C K E T _ E R R O R 。使用W S A G e t L a s t E r r o r函數，便可獲得與錯誤狀態有關的一個報告。這個錯誤狀態意味著I / O操作正在進行。稍后的某個時間，我們的應用程序需要等候與W S A O V E R L A P P E D結構對應的事件對象，了解一個重疊I / O請示何時完成。W S A O V E R L A P P E D結構在一個重疊I / O請求的初始化，及其后續的完成之間，提供了一種溝通或通信機制。下面是這個結構的定義：
?typedef struct WSAOVERLAPPED
?{
??DWORD?Internal;
??DWORD InternalHigh;
??DWORD Offset;
??DWORD OffsetHigh;
??WSAEVENT hEvent;
?}WSAOVERLAPPED,FAR *LPWSAOVERLPPED;
?
其中，I n t e r n a l、I n t e r n a l H i g h、O ff s e t和O ff s e t H i g h字段均由系統在內部使用，不應由應用程序直接進行處理或使用。而另一方面， h E v e n t字段有點兒特殊，它允許應用程序將一個事件對象句柄同一個套接字關聯起來。大家可能會覺得奇怪，如何將一個事件對象句柄分配給該字段呢？正如我們早先在W S A E v e n t S e l e c t模型中講述的那樣，可用W S A C r e a t e E v e n t函數來創建一個事件對象句柄。一旦創建好一個事件句柄，簡單地將重疊結構的h E v e n t字段分配給事件句柄，再使用重疊結構，調用一個Wi n s o c k函數即可，比如W S A S e n d或W S A R e c v。
一個重疊I / O請求最終完成后，我們的應用程序要負責取回重疊I / O操作的結果。一個重疊請求操作最終完成之后，在事件通知方法中， Wi n s o c k會更改與一個W S A O V E R L A P P E D結構對應的一個事件對象的事件傳信狀態，將其從“未傳信”變成“已傳信”。由于一個事件對象已分配給W S A O V E R L A P P E D結構，所以只需簡單地調用W S AWa i t F o r M u l t i p l e E v e n t s函數，從而判斷出一個重疊I / O調用在什么時候完成。該函數已在我們前面講述WSAEventSelect I/O模型時介紹過了。W S AWa i t F o r M u l t i p l e E v e n t s函數會等候一段規定的時間，等待一個或多個事件對象進入“已傳信”狀態。在此再次提醒大家注意： W S AWa i t F o r M u l t i p l e E v e n t s函數一次
最多只能等待6 4個事件對象。發現一次重疊請求完成之后，接著需要調用W S A G e t O v e r l a p p e dR e s u l t（取得重疊結構）函數，判斷那個重疊調用到底是成功，還是失敗。該函數的定義如下：
?BOOL WSAGetOverlappedResult(
????????????????SOCKET s,
????????????????LPWSAOVERLAPPED?lpOverlapped,
????????????????LPWORD?lpcbTransfer,
????????????????BOOL??fWait,
????????????????LPWORD?lpdwFlags
???????????????);
其中， s參數用于指定在重疊操作開始的時候，與之對應的那個套接字。l p O v e r l a p p e d參數是一個指針，對應于在重疊操作開始時，指定的那個W S A O V E R L A P P E D 結構。
l p c b Tr a n s f e r參數也是一個指針，對應一個D W O R D（雙字）變量，負責接收一次重疊發送或接收操作實際傳輸的字節數。f Wa i t參數用于決定函數是否應該等待一次待決（未決）的重疊操作完成。若將f Wa i t設為T R U E，那么除非操作完成，否則函數不會返回；若設為FA L S E，而且操作仍然處于“待決”狀態，那么W S A G e t O v e r l a p p e d R e s u l t函數會返回FA L S E值，同時返回一個W S A _ I O _ I N C O M P L E T E（I / O操作未完成）錯誤。但就我們目前的情況來說，由于需要等候重疊操作的一個已傳信事件完成，所以該參數無論采用什么設置，都沒有任何效果。
最后一個參數是l p d w F l a g s，它對應于一個指針，指向一個D W O R D（雙字），負責接收結果標志（假如原先的重疊調用是用W S A R e c v或W S A R e c v F r o m函數發出的）。
如W S A G e t O v e r l a p p e d R e s u l t函數調用成功，返回值就是T R U E。這意味著我們的重疊I / O操作已成功完成，而且由l p c b Tr a n s f e r參數指向的值已進行了更新。若返回值是FA L S E，那么可能是由下述任何一種原因造成的：
■ 重疊I / O操作仍處在“待決”狀態。
■ 重疊操作已經完成，但含有錯誤。
■ 重疊操作的完成狀態不可判決，因為在提供給W S A G e t O v e r l a p p e d R e s u l t函數的一個或
多個參數中，存在著錯誤。
失敗后，由l p c b Tr a n s f e r參數指向的值不會進行更新，而且我們的應用程序應調用W S A G e t L a s t E r r o r函數，調查到底是何種原因造成了調用失敗。
在程序清單8 - 7中，我們向大家闡述了如何編制一個簡單的服務器應用，令其在一個套接字上對重疊I / O操作進行管理，程序完全利用了前述的事件通知機制。對該程序采用的編程步驟總結如下：
1) 創建一個套接字，開始在指定的端口上監聽連接請求。
2) 接受一個進入的連接請求。
3) 為接受的套接字新建一個W S A O V E R L A P P E D結構，并為該結構分配一個事件對象句柄。
也將事件對象句柄分配給一個事件數組，以便稍后由W S AWa i t F o r M u l t i p l e E v e n t s函數使用。
4) 在套接字上投遞一個異步W S A R e c v請求，指定參數為W S A O V E R L A P P E D結構。
注意函數通常會以失敗告終，返回S O C K E T _ E R R O R錯誤狀態W S A _ I O _ P E N D I N G（I/O操作尚未完成）。
5) 使用步驟3 )的事件數組，調用W S AWa i t F o r M u l t i p l e E v e n t s函數，并等待與重疊調用關聯在一起的事件進入“已傳信”狀態（換言之，等待那個事件的“觸發”）。
6) WSAWa i t F o r M u l t i p l e E v e n t s函數完成后，針對事件數組，調用W S A R e s e t E v e n t（重設事件）函數，從而重設事件對象，并對完成的重疊請求進行處理。
7) 使用W S A G e t O v e r l a p p e d R e s u l t函數，判斷重疊調用的返回狀態是什么。
8) 在套接字上投遞另一個重疊W S A R e c v請求。
9) 重復步驟5 ) ~ 8 )。
這個例子極易擴展，提供對多個套接字的支持。方法是將代碼的重疊I / O處理部分移至一個獨立的線程內，讓主應用程序線程為附加的連接請求提供服務。
程序清單8-7 采用事件機制的簡單重疊I / O處理示例