面试题：网络编程之非阻塞Socket事件驱动的跨平台实现

不同操作系统非阻塞Socket事件驱动关键差异

Linux
- 事件驱动模型：常用epoll，它采用事件通知机制，在内核态维护一个事件表。epoll有两种工作模式：水平触发（LT）和边缘触发（ET）。LT模式下，只要文件描述符还有未处理的事件，epoll_wait就会一直返回；ET模式下，只有在状态发生变化时才触发，适合处理高速流数据，需要应用程序更主动地处理数据。
- 系统调用：通过epoll_create创建epoll实例，epoll_ctl添加、修改或删除监控的文件描述符，epoll_wait等待事件发生。
Windows
- 事件驱动模型：使用I/O完成端口（IOCP），它是一种异步I/O模型，基于线程池来处理I/O完成通知。每个I/O完成端口可以关联多个Socket句柄，I/O操作完成后，系统将一个完成包投递到相应的I/O完成端口，线程池中的线程从端口中获取完成包进行处理。
- 系统调用：使用CreateIoCompletionPort函数创建I/O完成端口并将Socket句柄与之关联，GetQueuedCompletionStatus函数用于从I/O完成端口获取完成包。
macOS
- 事件驱动模型：采用kqueue，它是一种高效的事件通知机制，类似于Linux的epoll。kqueue维护一个事件队列，通过kevent系统调用进行事件的注册、修改和获取。它支持水平触发和边缘触发两种模式。
- 系统调用：通过kqueue函数创建kqueue实例，kevent函数用于添加、修改或删除监控事件，kevent函数还用于等待事件发生并获取事件列表。

编写跨平台代码统一处理差异的方法

使用跨平台库
- libuv：是一个高性能的事件驱动库，提供了统一的非阻塞I/O和事件驱动抽象层。它支持多种操作系统，包括Linux、Windows和macOS。使用libuv时，开发者通过其提供的API创建Socket、注册事件回调等，libuv内部会根据不同操作系统选择合适的事件驱动模型。例如，在libuv中创建一个TCP服务器：

#include <uv.h>
#include <stdio.h>

void on_new_connection(uv_stream_t* server, int status) {
    if (status < 0) {
        fprintf(stderr, "New connection error %s\n", uv_strerror(status));
        return;
    }
    uv_tcp_t* client = (uv_tcp_t*)malloc(sizeof(uv_tcp_t));
    uv_tcp_init(uv_default_loop(), client);
    if (uv_accept(server, (uv_stream_t*)client) == 0) {
        // 处理客户端连接
    } else {
        uv_close((uv_handle_t*)client, NULL);
    }
}

int main() {
    uv_loop_t* loop = uv_default_loop();
    uv_tcp_t server;
    uv_tcp_init(loop, &server);
    struct sockaddr_in addr;
    uv_ip4_addr("0.0.0.0", 12345, &addr);
    uv_tcp_bind(&server, (const struct sockaddr*)&addr, 0);
    int r = uv_listen((uv_stream_t*)&server, 128, on_new_connection);
    if (r) {
        fprintf(stderr, "Listen error %s\n", uv_strerror(r));
        return 1;
    }
    return uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);
}

Boost.Asio：是一个广泛使用的跨平台C++网络编程库，它提供了基于异步操作的Socket编程接口，支持多种操作系统的事件驱动模型。Boost.Asio通过封装不同操作系统的底层实现，为开发者提供了统一的异步I/O操作方式。例如，使用Boost.Asio创建一个简单的TCP客户端：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

int main() {
    try {
        boost::asio::io_context io_context;
        boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context);
        boost::asio::ip::tcp::resolver resolver(io_context);
        boost::asio::connect(socket, resolver.resolve({"127.0.0.1", "12345"}));
        boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer("Hello, server!"));
        char buffer[1024];
        size_t length = socket.read_some(boost::asio::buffer(buffer));
        std::cout.write(buffer, length);
    } catch (std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

条件编译
- 通过预处理器指令（如#ifdef），根据不同的操作系统定义不同的代码块。例如：

#ifdef _WIN32
// Windows下的事件驱动代码，使用IOCP
#include <windows.h>
#include <io.h>
#include <stdio.h>
// 定义相关的函数和变量处理IOCP
#elif defined(__linux__)
// Linux下的事件驱动代码，使用epoll
#include <sys/epoll.h>
#include <unistd.h>
// 定义相关的函数和变量处理epoll
#elif defined(__APPLE__)
// macOS下的事件驱动代码，使用kqueue
#include <sys/event.h>
#include <unistd.h>
// 定义相关的函数和变量处理kqueue
#endif

虽然条件编译可以实现跨平台，但代码维护相对复杂，不同平台的代码逻辑交织在一起，不利于代码的可读性和扩展性。所以，在实际开发中，更推荐使用跨平台库如libuv或Boost.Asio。

星途面试题库

面试题：网络编程之非阻塞Socket事件驱动的跨平台实现

知识考点

面试题答案

不同操作系统非阻塞Socket事件驱动关键差异

编写跨平台代码统一处理差异的方法