單執行緒實現同時監聽多個埠（windows平臺c++程式碼）
前言
多年前開發了一套網路庫，底層實現採用IOCP（完成埠）。該庫已在公司多個程式中應用；經過多次修改，長時間檢驗，已經非常穩定高效。
最近把以前的程式碼梳理了一下，又加進了一些新的思路。程式碼結構更加合理，效能也有所提升。打算將該庫一些的知識點寫出來，以供參考。
服務端要在多個埠監聽，這種場合並不多見。但作為一個完善的網路庫，似乎有必要支援此功能的。
傳統實現方法
如果監聽埠個數很少，也可以採用傳統的方法。因為accept函式是阻塞的，所以要實現在n個埠監聽，就需要n個執行緒。如果監聽埠個數不多，這也不是多大問題。如果監聽埠多達幾十個，這種方法就有些不妥。執行緒也是一種資源，執行緒過多佔用資源會增加；也會導致系統負擔加重。
更可行的實現方法
實現方法有些曲折，需要一步一步分析；基本的原理就是將socket控制代碼與事件（event）相關聯。Windows有相關的函式可以對多個事件監聽，當某個事件被觸發，就知道相應的socket有事件到達。可以對該socket做accept，因為已經確定該socket有事件了，所以accept函式會立即返回。這樣就達到對多個埠同時監聽的目的。
1）生成socket，並與某個埠繫結
struct LISTEN_SOCKET_INFO { UINT16 listenPort; //監聽埠 SOCKET listenSocket;//控制代碼 WSAEVENT netEvent; //socket對應事件 }; int IocpAccept::CreateListenInfo() { //m_listListenPort儲存要監聽的埠；總個數不超過64個 std::vector<UINT16>::iterator pos = m_listListenPort.begin(); for (;pos != m_listListenPort.end();++pos) { //生成socket UINT16 listenPort = *pos; LISTEN_SOCKET_INFO socketInfo; socketInfo.listenSocket= socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); socketInfo.listenPort = listenPort; //繫結埠 sockaddr_in InetAddr; InetAddr.sin_family = AF_INET; InetAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); InetAddr.sin_port = htons(listenPort); int ret = bind(socketInfo.listenSocket, (SOCKADDR *)&InetAddr, sizeof(InetAddr)); if (SOCKET_ERROR == ret) { ::closesocket(socketInfo.listenSocket); //繫結失敗 continue; } //生成事件 socketInfo.netEvent = WSACreateEvent(); //將socket控制代碼與事件關聯起來。只監視socket的accept和close訊息 ret = WSAEventSelect(socketInfo.listenSocket, socketInfo.netEvent, FD_ACCEPT | FD_CLOSE); if (SOCKET_ERROR == ret) { ::closesocket(socketInfo.listenSocket); continue; } // 啟動監聽 ret = listen(socketInfo.listenSocket, 1000); if (SOCKET_ERROR == ret) { ::closesocket(socketInfo.listenSocket); continue; } m_listListenInfo.push_back(socketInfo); } return 0; }
該函式已將需要的資料儲存在列表m_listListenInfo中。
2）啟動監聽執行緒，對多個事件監聽
對多個事件監聽用到如下函式：
DWORD WSAAPI WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents, const WSAEVENT *lphEvents, BOOL fWaitAll, DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable );該函式最多可以對64個事件做跟蹤，所以一個執行緒最多可以對64個埠做監聽。（同時對超過64個埠監聽的場合非常少見。本文不考慮。）
//生成事件地址指標 int nEventTotal; WSAEVENT* pEventArray = CreateNetEventArray(&nEventTotal); if (nEventTotal == 0) return 0; assert(nEventTotal <= WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS); MSG msg; while (m_bServerStart) { // 同時對多個事件做監聽 DWORD index = WSAWaitForMultipleEvents(nEventTotal, pEventArray, FALSE, 10000, FALSE); if (!m_bServerStart) return 0; //檢視是哪個事件觸發函式返回 index = index - WSA_WAIT_EVENT_0; //客戶端連線事件 if ((index != WSA_WAIT_FAILED) && (index != WSA_WAIT_TIMEOUT)) { //pEventArray排序與m_listListenInfo一樣，所以可以根據index找到對應的socket。 //就是該socket導致函式返回 LISTEN_SOCKET_INFO socketInfo = m_listListenInfo[index]; //檢視具體是什麼事件導致函式返回 WSANETWORKEVENTS NetworkEvents; WSAEnumNetworkEvents(socketInfo.listenSocket, pEventArray[index], &NetworkEvents); //如果是accept事件，說明有客戶端連線此埠 if (NetworkEvents.lNetworkEvents == FD_ACCEPT && NetworkEvents.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] == 0) { //這時呼叫accept函式，會立即返回 AcceptListenPort(socketInfo.listenSocket, socketInfo.listenPort); } if (NetworkEvents.lNetworkEvents == FD_CLOSE && NetworkEvents.iErrorCode[FD_CLOSE_BIT] == 0) { assert(false); } } else { //因為超時等其他原因引起函式返回 } }
下文accept函式呼叫，並不會阻塞。
UINT IocpAccept::AcceptListenPort(SOCKET hListenSocket, UINT16 nListenPort) { SOCKET hClient = 0; SOCKADDR_IN localAddr; int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN); hClient = accept(hListenSocket, (struct sockaddr *)&localAddr, &iaddrSize); if (INVALID_SOCKET == hClient) { int nAccepetError = WSAGetLastError(); if (nAccepetError == WSAECONNRESET) { return 1; } else { return 0; } } else { //獲取了一個客戶端連線 OnAcceptClient(hClient, nListenPort); } return 0; }
後記：同時對多個埠做監聽，可能還有更好的方法。如果對幾百個以上埠做監聽，此方法可能就不太合適。通常情況下，對多個埠監聽的場景比較少見，所以對更優化的處理方法也沒深究。