c++网络编程下Linux的epoll技术和Windows下的IOCP模型

下面是C++网络编程下Linux的epoll技术和Windows下的IOCP模型的详细讲解：

1. 简介

网络编程中，为了提高网络I/O性能，往往需要使用多路复用技术。Linux下实现多路复用的函数是epoll，而Windows下实现多路复用的函数是IOCP。

2. Linux下epoll技术

epoll是Linux下替代select和poll函数的一种高效的多路复用技术。epoll使用一个文件描述符管理多个文件描述符，从而降低服务器的负载。

使用epoll需要分以下几步：

2.1 创建epoll实例

int epoll_create(int size);

创建一个epoll实例，返回值为epoll的文件描述符，size表示要管理的文件描述符数量。

2.2 添加文件描述符

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epoll_ctl用来向epoll实例中添加、修改、删除文件描述符。

op的取值可以是以下三个中的一个：
- EPOLL_CTL_ADD：添加一个新的文件描述符到集合中。
- EPOLL_CTL_MOD：修改已有的文件描述符在集合中的属性。
- EPOLL_CTL_DEL：从集合中删除一个文件描述符。

2.3 等待epoll事件

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

epoll_wait用于等待epoll事件的发生，并返回发生的事件数。events用于返回所有发生的事件，maxevents表示每次最多处理的事件数，timeout表示超时时间。

示例代码如下：

int epollfd = epoll_create(1024);
struct epoll_event ev, events[20];
ev.data.fd = sockfd;//待监视的文件描述符 
ev.events = EPOLLIN;//文件描述符的状态 
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);//将sockfd添加到epollfd的集合中
while(1) {
    //等待事件的发生
    int nfds = epoll_wait(epollfd, events, 20, -1);
    for(int i=0;i<nfds;++i) {
        if(events[i].data.fd == sockfd) {
            //sockfd发生了事件
            if(events[i].events & EPOLLIN) {
                //sockfd可读
                int n = read(sockfd, buf, BUF_SIZE);
                //处理读事件
            }
            if(events[i].events & EPOLLOUT) {
                //sockfd可写
                //处理写事件
            }
        }
    }
}

3. Windows下IOCP模型

IOCP是Windows下的一种高效的多路复用技术，与epoll类似。IOCP使用的是异步I/O模型，高效地处理I/O请求。

使用IOCP需要分以下几步：

3.1 创建IOCP端口

HANDLE CreateIoCompletionPort(
    HANDLE FileHandle,
    HANDLE ExistingCompletionPort,
    ULONG_PTR CompletionKey,
    DWORD NumberOfConcurrentThreads
);

FileHandle为一个文件句柄，ExistingCompletionPort为要关联的IOCP端口句柄，如果是新的端口，则传入NULL。CompletionKey为一个指针，用来识别每个I/O请求，NumberOfConcurrentThreads表示线程池线程数量。

3.2 提交I/O请求

BOOL ReadFileEx(
    HANDLE hFile,
    LPVOID lpBuffer, 
    DWORD nNumberOfBytesToRead,
    LPOVERLAPPED lpOverlapped,
    LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
);

使用ReadFileEx函数提交I/O请求。lpBuffer指向数据接收缓冲区，nNumberOfBytesToRead为缓冲区长度。lpOverlapped结构体需要填入重叠参数信息和CompletionKey信息。lpCompletionRoutine用来处理I/O请求完成后需要执行的操作。

3.3 等待IOCP事件

BOOL GetQueuedCompletionStatus(
    HANDLE CompletionPort,
    PDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
    PULONG_PTR lpCompletionKey,
    LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
    DWORD dwMilliseconds
);

使用GetQueuedCompletionStatus等待I/O完成事件，并返回完成的请求信息。CompletionPort为IOCP句柄，lpNumberOfBytesTransferred返回已经传输的字节数，lpCompletionKey返回之前传入的CompletionKey信息，lpOverlapped返回I/O请求的Overlapped信息，dwMilliseconds为等待时间。