C++设置超时时间的简单实现方法

以下是“C++设置超时时间的简单实现方法”的完整攻略。

一、背景介绍

在使用C++进行网络编程时，经常会遇到一些需要设置超时时间的场景，例如：

• 在进行HTTP请求时，等待服务器返回数据的时间超过设定的时间（例如10秒），则认为该请求失败；
• 在进行socket通信时，若对方长时间未响应，则认为该连接已超时，需要关闭连接。

本文将介绍如何在C++中简单地实现设置超时时间的方法。

二、方法介绍

在C++中，实现超时时间的方法有很多种，例如：

• 使用操作系统提供的套接字选项；
• 使用操作系统提供的阻塞模式函数；
• 使用操作系统提供的超时函数；
• 使用C++的线程库实现超时等待。

其中，前三种方法需要涉及到一些操作系统底层的知识。而最后一种方法相对来说比较简单易懂，本文将采用该方法进行讲解。

三、使用C++的线程库实现超时等待

C++的线程库提供了一种简单的实现线程超时的方法，即使用std::future和std::chrono库实现。

具体方法如下：

1. 定义一个返回值类型为void的函数，并在该函数中实现需要等待的逻辑；

void do_some_work()
{
    // do something...
}

1. 使用std::async函数创建一个新的线程，将上述函数作为参数传递进去，并将返回的std::future对象保存在变量中；

std::future<void> result_future = std::async(std::launch::async, do_some_work);

1. 使用std::future::wait_for函数等待一定时间后，查看返回值是否已经准备好。如果准备好了，则返回std::future_status::ready；如果还没有准备好，则返回std::future_status::timeout。

auto status = result_future.wait_for(std::chrono::seconds(10));
if (status == std::future_status::ready) {
  // do something...
} else if (status == std::future_status::timeout) {
  // do something...
}

其中，std::chrono::seconds(10)表示等待10秒，可以根据实际需求进行修改。

四、示例

在HTTP请求中，我们常常需要设置一个超时时间，如果连接等待服务器响应的时间超过了该时间，则认为该请求失败。

以下是一个使用上述方法进行HTTP请求，并设置超时时间的示例代码：

void http_request() {
    // do http request...
}

int main() {
    try {
        std::future<void> request_future = std::async(std::launch::async, http_request);

        auto status = request_future.wait_for(std::chrono::seconds(10));
        if (status == std::future_status::ready) {
            // http request succeed...
        } else if (status == std::future_status::timeout) {
            // http request timeout...
        }
    } catch (std::exception &e) {
        // http request failed...
    }
    return 0;
}

上述代码中，我们创建了一个http_request函数，用于执行HTTP请求；然后使用std::async函数创建了一个新的线程，并将http_request函数作为参数传递给该线程；接着使用std::future::wait_for函数设置一个10秒的超时时间，并在超时时进行相应处理。

另外一个示例是在socket通信中使用该方法进行超时检测。以下为示例代码：

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in serv_addr;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(80);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    if (connect(sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        // connect failed...
    }

    // set socket to non-blocking mode
    int flags = fcntl(sock, F_GETFL, 0);
    fcntl(sock, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

    // send some data...
    send(sock, "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n", strlen("GET / HTTP/1.1\r\n\r\n"), 0);

    // wait for response
    std::string response;
    while (true) {
        char buf[1024] = {0};
        ssize_t n = recv(sock, buf, 1024, 0);
        if (n < 0 && errno == EAGAIN) {
            auto status = std::future<void>(std::async(std::launch::async, []{})).wait_for(std::chrono::seconds(10));
            if (status == std::future_status::ready) {
                // timeout...
                break;
            }
            continue;
        } else if (n < 0) {
            // error...
            break;
        } else if (n == 0) {
            // connection closed...
            break;
        } else {
            response.append(buf, n);
        }
    }

    // set socket back to blocking mode
    fcntl(sock, F_SETFL, flags);

    // close socket...
    close(sock);

    return 0;
}

上述代码中，我们使用connect函数连接目标服务器，并将socket设置为非阻塞模式。接着发送HTTP请求，并使用循环读取服务器响应，如果在1秒内未能读取到任何数据，则认为该连接已超时，需要进行相应处理。在上述代码中，我们使用了一行非常巧妙的代码实现了超时等待：

auto status = std::future<void>(std::async(std::launch::async, []{})).wait_for(std::chrono::seconds(10));

我们将一个空的lambda函数[]{}作为参数传递给std::async函数，该函数会返回一个std::future对象，然后使用std::future::wait_for函数等待10秒钟，从而实现了超时检测的功能。

五、总结

本文介绍了C++中简单的实现超时等待的方法，使用了C++的线程库中的std::future和std::chrono。通过上述方法，我们可以方便地实现各种场景下的超时检测，例如在HTTP请求、socket通信等场景下使用超时等待。