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c++怎么用libuv构建异步I/O应用_C++基于libuv实现跨平台异步事件驱动程序

尼克

发布： 2025-11-05 04:31:22

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使用C++结合libuv可构建高效跨平台异步I/O应用，其核心为事件循环uv_loop_t，通过监听事件并触发回调实现非阻塞操作。示例展示了TCP回显服务器的搭建过程：初始化事件循环、绑定端口、监听连接，并在新连接到来时启动读取，收到数据后回写客户端。同时支持定时器等异步任务，如每秒执行一次的日志上报。通过RAII和C++封装可提升资源管理安全性与代码可维护性，避免手动内存释放和深层回调嵌套问题。

c++怎么用libuv构建异步i/o应用_c++基于libuv实现跨平台异步事件驱动程序

使用 C++ 结合 libuv 构建异步 I/O 应用，是一种高效实现跨平台事件驱动程序的方式。libuv 是一个用 C 语言编写的高性能、跨平台异步 I/O 库，最初为 Node.js 开发，支持 Windows、Linux、macOS 等系统。它提供了统一的 API 来处理文件 I/O、网络通信、定时器、进程间通信等异步操作。

理解 libuv 的核心机制

libuv 的核心是事件循环（event loop），所有异步操作都围绕 uv_loop_t 实例展开。事件循环不断监听注册的事件（如网络可读、定时器到期），并在事件发生时调用对应的回调函数。

主要组件包括：

uv_loop_t：事件循环的上下文，管理所有异步任务。
uv_handle_t 及其子类型：代表长期存在的对象，如 uv_tcp_t、uv_timer_t。
uv_req_t 及其子类型：代表一次性请求，如读写操作 uv_write_t、uv_read_t。
回调机制：每个异步操作完成后通过回调通知用户代码。

搭建基础的 TCP 服务器

下面是一个基于 C++ 和 libuv 的简单 TCP 回显服务器示例，展示如何绑定端口、接收连接并处理数据。

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#include <uv.h>
#include <iostream>
#include <cstring>
<h1>define SERVER_PORT 8080</h1><p>void on_alloc(uv_handle_t<em> handle, size_t suggested_size, uv_buf_t</em> buf) {
static char buffer[1024];
buf->base = buffer;
buf->len = sizeof(buffer);
}</p><p>void on_read(uv_stream_t<em> client, ssize_t nread, const uv_buf_t</em> buf) {
if (nread > 0) {
uv_write_t<em> write_req = new uv_write_t;
uv_buf_t write_buf = uv_buf_init(const_cast<char</em>>(buf->base), nread);
uv_write(write_req, client, &write_buf, 1, [](uv_write_t<em> req, int status) {
delete req;
});
} else if (nread == UV_EOF) {
uv_close((uv_handle_t</em>)client, [](uv_handle_t* handle) {
delete handle;
});
}
}</p><p>void on_new_connection(uv_stream_t* server, int status) {
if (status < 0) return;</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>uv_tcp_t* client = new uv_tcp_t;
uv_tcp_init(server->loop, client);
if (uv_accept(server, (uv_stream_t*)client) == 0) {
    uv_read_start((uv_stream_t*)client, on_alloc, on_read);
} else {
    uv_close((uv_handle_t*)client, [](uv_handle_t* handle) {
        delete handle;
    });
}

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}

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", SERVER_PORT, &addr);
uv_tcp_bind(&server, (const struct sockaddr*)&addr, 0);

int r = uv_listen((uv_stream_t*)&server, 128, on_new_connection);
if (r) {
    std::cerr << "Listen error: " << uv_strerror(r) << std::endl;
    return 1;
}

std::cout << "Server running on port " << SERVER_PORT << std::endl;
return uv_run(loop, UV_RUN_DEFAULT);

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}

这个例子中，服务器监听 8080 端口，每当有新连接到来时接受客户端，并开始读取数据。收到数据后原样回传，实现一个简单的 echo 服务。

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使用定时器与自定义逻辑

除了 I/O 操作，libuv 还支持定时器、异步任务调度等。以下是在事件循环中添加周期性任务的示例。

void on_timer(uv_timer_t* timer) {
    std::cout << "Timer fired at " << time(nullptr) << std::endl;
}
<p>// 在 main 中添加：
uv_timer_t timer;
uv_timer_init(loop, &timer);
uv_timer_start(&timer, on_timer, 2000, 1000); // 2秒后首次触发，之后每1秒一次</p>

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这可用于定期执行健康检查、日志刷新或状态上报等任务。