C++怎么使用Asio进行异步网络编程_C++网络编程与Asio异步方法-C++-PHP中文网

C++怎么使用Asio进行异步网络编程_C++网络编程与Asio异步方法

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发布： 2025-11-23 18:20:02

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Asio是C++中高效的异步网络编程库，核心为io_context事件循环，支持回调、协程等编程模型，可用于实现TCP客户端/服务端的非阻塞通信，结合Boost或独立使用，适用于高并发场景。

c++怎么使用asio进行异步网络编程_c++网络编程与asio异步方法

在C++中进行异步网络编程，Asio是一个功能强大且广泛使用的库。它支持同步和异步操作，尤其擅长处理高并发的网络任务。Asio既可以独立使用，也可以通过Boost.Asio获得更广泛的兼容性。从C++17开始，Asio的部分功能也被纳入标准库（std::experimental::net），但目前主流仍以Boost.Asio或独立Asio为主。

1. 安装与配置 Asio

你可以通过以下方式使用Asio：

使用 Boost.Asio：安装 Boost 库，包含头文件 <boost/asio.hpp> 即可。
使用 standalone Asio：从 GitHub 获取独立版本的 Asio（https://github.com/chriskohlhoff/asio），它是纯头文件库，无需编译。

确保项目中包含 Asio 头文件路径，并链接必要的系统库（如 pthread、ws2_32 等，取决于平台）。

2. 核心概念：io_context 与异步操作

io_context 是 Asio 的核心调度器，负责管理所有异步操作的执行。你需要创建一个或多个 io_context 实例，并调用其 run() 方法来启动事件循环。

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异步操作通过回调（lambda、函数指针或仿函数）来处理完成事件，不会阻塞主线程。

示例：异步等待定时器

#include <asio.hpp>
#include <iostream>

int main() {
    asio::io_context io;

    asio::steady_timer timer(io, asio::chrono::seconds(3));
    timer.async_wait([](const asio::error_code& ec) {
        if (!ec) {
            std::cout << "Timer expired!\n";
        }
    });

    std::cout << "Waiting asynchronously...\n";
    io.run(); // 启动事件循环
    return 0;
}

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3. 异步 TCP 客户端示例

下面是一个简单的异步 TCP 客户端，连接到服务器并读取数据。

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#include <asio.hpp>
#include <iostream>
#include <memory>

using asio::ip::tcp;

class TcpClient {
public:
    TcpClient(asio::io_context& io) : socket_(io) {}

    void start(const std::string& host, const std::string& port) {
        tcp::resolver resolver(socket_.get_executor().context());
        resolver.async_resolve(host, port,
            [this](const asio::error_code& ec, tcp::resolver::results_type endpoints) {
                if (!ec) {
                    asio::async_connect(socket_, endpoints,
                        [this](const asio::error_code& ec, const tcp::endpoint&) {
                            if (!ec) {
                                std::cout << "Connected!\n";
                                do_read();
                            } else {
                                std::cerr << "Connect failed: " << ec.message() << "\n";
                            }
                        });
                }
            });
    }

private:
    void do_read() {
        socket_.async_read_some(asio::buffer(data_, max_len),
            [this](const asio::error_code& ec, size_t length) {
                if (!ec) {
                    std::cout.write(data_, length);
                    do_read(); // 继续读
                } else {
                    std::cerr << "Read error: " << ec.message() << "\n";
                }
            });
    }

    tcp::socket socket_;
    enum { max_len = 1024 };
    char data_[max_len];
};

int main() {
    asio::io_context io;
    TcpClient client(io);
    client.start("httpbin.org", "80");

    // 发送 HTTP 请求（连接成功后需手动发送）
    // 这里省略写操作，可在连接后添加 async_write

    io.run();
    return 0;
}

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4. 异步 TCP 服务端结构

服务端通常使用 acceptor 监听连接，并为每个客户端创建独立会话对象处理通信。

class TcpSession : public std::enable_shared_from_this<TcpSession> {
public:
    TcpSession(tcp::socket socket) : socket_(std::move(socket)) {}

    void start() {
        do_read();
    }

private:
    void do_read() {
        auto self = shared_from_this();
        socket_.async_read_some(asio::buffer(data_, max_len),
            [this, self](const asio::error_code& ec, size_t len) {
                if (!ec) {
                    asio::async_write(socket_, asio::buffer(data_, len),
                        [self](const asio::error_code& ec, size_t) {
                            if (!ec) self->do_read();
                        });
                }
            });
    }

    tcp::socket socket_;
    char data_[1024];
};

class TcpServer {
public:
    TcpServer(asio::io_context& io, short port)
        : acceptor_(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), port)) {
        do_accept();
    }

private:
    void do_accept() {
        acceptor_.async_accept(
            [this](const asio::error_code& ec, tcp::socket socket) {
                if (!ec) {
                    std::make_shared<TcpSession>(std::move(socket))->start();
                }
                do_accept(); // 接受下一个
            });
    }

    tcp::acceptor acceptor_;
};

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