C++网络编程之IO多路复用（二）
概述
在上一篇文章中，我们介绍了如何使用select进行IO多路复用。虽然select在很多场景下非常有用，但它存在线性扫描、复制文件描述符集合、不支持边缘触发模式、信号干扰等众多问题。因此，在更高效的IO多路复用方案中，往往会选择poll和epoll。在本篇中，我们将重点介绍poll，下一篇将介绍epoll。
poll
poll是对select的一个改进版本，它不再受固定数量限制的影响，而是采用动态数组来存储待监测的文件描述符列表。此外，poll还能更好地处理不同类型的数据流，比如：普通文件、管道等。
poll函数的接口原型如下。
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);各个参数和返回值的含义如下。
fds: 指向struct pollfd结构体数组的指针，每个元素代表一个要监视的文件描述符及其感兴趣的事件。pollfd的定义如下，其events和revents字段可以包含以下常量的组合：POLLIN（有数据可读）、POLLOUT（可写入数据）、POLLERR（发生错误）、POLLHUP（挂起事件）、POLLNVAL（无效请求）。
struct pollfd
{int fd; // 文件描述符short events; // 请求的事件short revents; // 发生的事件
};nfds：fds数组中的元素数量。
timeout：等待的时间上限（毫秒）。如果设置为-1，则无限期等待；如果为0，则立即返回不等待。
返回值：大于0表示准备好执行IO操作的文件描述符的数量；0表示超时；-1表示出错，可以通过errno查看具体的错误码。
注意：poll仍然需要遍历整个文件描述符列表来找出已经就绪的项，性能问题依旧存在。另外，还需要在用户空间与内核空间之间复制pollfd结构体，增加了一定的开销。
实战代码
虽然poll是Linux系统才有的API，但在Windows系统中，我们可以使用WSAPoll函数来实现类似的功能。在下面的示例代码中，我们使用WSAPoll函数实现了TCP服务器的IO多路复用。
首先，我们使用WSAStartup初始化Winsock库，并检查是否成功。接着，创建一个监听套接字，将其设置为非阻塞模式。同时，将其绑定到指定的端口8888，并调用listen开始监听连接请求。
然后，我们使用变量vctFds来存储所有需要监控的套接字，包括：监听套接字、所有已连接的客户端套接字。
紧接着，在无限循环中，我们使用WSAPoll函数来等待IO事件的发生。如果WSAPoll返回新的连接请求，接受新连接，并将新连接的套接字添加到vctFds向量中。对于每个已连接的客户端套接字，检查是否有数据可读。如果有，则读取数据并回显给客户端。如果客户端断开连接或发生错误，则关闭相应的套接字，并从vctFds中移除该套接字。
最后，当程序退出时，关闭所有打开的套接字，并清理Winsock库。
#include <winsock2.h>
#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")int main()
{WSADATA wsaData;if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0){cout << "Failed to initialize Winsock" << endl;return -1;}SOCKET listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if (listenSock == INVALID_SOCKET){cout << "Create socket failed: " << WSAGetLastError() << endl;WSACleanup();return -1;}u_long mode = 1;ioctlsocket(listenSock, FIONBIO, &mode);sockaddr_in serverAddr;memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));serverAddr.sin_family = AF_INET;serverAddr.sin_port = htons(8888);serverAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if (bind(listenSock, (SOCKADDR *)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR){cout << "Bind failed: " << WSAGetLastError() << endl;closesocket(listenSock);WSACleanup();return -1;}if (listen(listenSock, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR){cout << "Listen failed: " << WSAGetLastError() << endl;closesocket(listenSock);WSACleanup();return -1;}vector<WSAPOLLFD> vctFds;vctFds.push_back({ listenSock, POLLIN, 0 });while (true){int result = WSAPoll(vctFds.data(), static_cast<ULONG>(vctFds.size()), -1);if (result == SOCKET_ERROR){cout << "WSAPoll failed: " << WSAGetLastError() << endl;break;}for (size_t i = 0; i < vctFds.size(); ++i){if (vctFds[i].revents & POLLIN){if (vctFds[i].fd == listenSock) {sockaddr_in clientAddr;int addrLen = sizeof(clientAddr);SOCKET connSock = accept(listenSock, (SOCKADDR *)&clientAddr, &addrLen);if (connSock != INVALID_SOCKET) {vctFds.push_back({ connSock, POLLIN, 0 });cout << "New connection" << endl;}}else{char buffer[1024] = { 0 };int bytesReceived = recv(vctFds[i].fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);if (bytesReceived > 0){cout << "Message from client: " << buffer << endl;send(vctFds[i].fd, buffer, bytesReceived, 0);}else if (bytesReceived == 0 || (bytesReceived == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() != WSAEWOULDBLOCK)){cout << "Client disconnected" << endl;closesocket(vctFds[i].fd);vctFds.erase(vctFds.begin() + i);--i;}}}else if (vctFds[i].revents & (POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL)){cout << "Error on fd " << vctFds[i].fd << ": ";if (vctFds[i].revents & POLLERR){cout << "POLLERR ";}if (vctFds[i].revents & POLLHUP){cout << "POLLHUP ";}if (vctFds[i].revents & POLLNVAL){cout << "POLLNVAL ";}cout << endl;closesocket(vctFds[i].fd);vctFds.erase(vctFds.begin() + i);--i;}}}for (auto &fd : vctFds){if (fd.fd != INVALID_SOCKET){closesocket(fd.fd);}}closesocket(listenSock);WSACleanup();return 0;
}