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C++ 中有哪些异步 I/O 模型？它们的优缺点是什么？

王林

发布： 2024-05-08 08:21:02

原创

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c++ 中有哪些异步 i/o 模型？它们的优缺点是什么？

C++ 中的异步 I/O 模型

异步 I/O 模型允许并发执行 I/O 操作，而不用阻塞主线程。这对于高性能应用程序至关重要，因为可以同时进行计算和其他活动。

C++ 中有两种主要类型的异步 I/O 模型：

1. 事件驱动的 I/O (I/O Completion Port)

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事件驱动模型在操作系统层面上使用通知句柄。当 I/O 操作完成时，系统会将通知发送到句柄，然后应用程序可以对其进行处理。
优点：高性能、低开销、可扩展性强。
缺点：需要更多的代码和配置。

示例代码：

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    // 创建 I/O 完成端口
    HANDLE ioPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);

    // 为每个套接字创建通知句柄
    SOCKET sock = ...;
    CreateIoCompletionPort((HANDLE)sock, ioPort, 0, 0);

    // 在单独的线程中处理通知
    DWORD bytesTransferred;
    LPOVERLAPPED overlapped;
    while (GetQueuedCompletionStatus(ioPort, &bytesTransferred, &overlapped, NULL, INFINITE)) {
        // 处理完成的 I/O 操作
    }

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2. 异步文件 I/O

异步文件 I/O 使用 ReadFileEx() 和 WriteFileEx() 函数。与事件驱动的模型不同，它不使用通知句柄，而是直接在完成时返回。
优点：不需要额外的配置，代码更简单。
缺点：性能可能较低，可扩展性有限。

示例代码：

    HANDLE fileHandle = ...;
    DWORD bytesTransferred;
    OVERLAPPED overlapped;

    ReadFileEx(fileHandle, buffer, sizeof(buffer), &overlapped, NULL);

    while (GetOverlappedResult(fileHandle, &overlapped, &bytesTransferred, FALSE)) {
        // 处理已完成的 I/O 操作
    }

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选择正确的模型

选择最佳的异步 I/O 模型取决于应用程序的 specific 要求：