UVW源碼漫談（三）

来源:http://www.cnblogs.com/yxfangcs/archive/2017/09/28/7607806.html
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咱們繼續看uvw的源碼，這次看的東西比較多，去除底層的一些東西，很多代碼都是連貫的，耦合度也比較高了。主要包括下麵幾個文件的代碼： underlying_type.hpp resource.hpp loop.hpp handle.hpp stream.hpp tcp.hpp 代碼我就不都貼出了，說到 ...


咱們繼續看uvw的源碼，這次看的東西比較多，去除底層的一些東西，很多代碼都是連貫的，耦合度也比較高了。主要包括下麵幾個文件的代碼：

underlying_type.hpp　　resource.hpp　　loop.hpp　　handle.hpp　　stream.hpp　　tcp.hpp

代碼我就不都貼出了，說到哪兒貼哪兒的代碼。如果有興緻可以打開源碼對照看看。另外代碼也比較多，我先大概分析下源碼的結構，再說一些細節的和項目基本無關的東西。

 

源碼很好玩

1、保存自己的share_ptr——通過這個問題來通覽一下源碼。

在第一篇給大家介紹uvw用法的時候，不知道大家有沒有註意到（算了，肯定沒註意），我把大概的代碼貼出來給大家看一下：

 1 void listen(uvw::Loop &loop) {
 2     std::shared_ptr<uvw::TcpHandle> tcp = loop.resource<uvw::TcpHandle>();
 3 
 4 。。。。。。
 5 
 6 }
 7 
 8 void conn(uvw::Loop &loop) {
 9     auto tcp = loop.resource<uvw::TcpHandle>();
10 。。。。。。
11 
12 }
13 
14 void g() {
15     auto loop = uvw::Loop::getDefault();
16     listen(*loop);
17     conn(*loop);
18     loop->run();
19     loop = nullptr;
20 }
21 
22 int main() {
23     g();
24 }

這兒listen和conn函數中，都有一個tcp變數，但是這個變數在函數內部，按道理說，按照g()中的順序走下去，這兩個局部變數應該早已經被自動銷毀了，但是為什麼還能再回調到事件處理函數？有的看官可能會猜測，是不是他們都保存在loop中，其實我一開始也這麼認為，畢竟是調用loop的resource方法創建的。那就先看看resource的代碼：

源碼1　　loop.hpp　　266-270

1     template<typename R, typename... Args>
2     std::enable_if_t<not std::is_base_of<BaseHandle, R>::value, std::shared_ptr<R>>
3     resource(Args&&... args) {
4         return R::create(shared_from_this(), std::forward<Args>(args)...);
5     }

我們把TcpHandle的模板參數帶進去看，哦，看來這邊是調用的TcpHandle::create()這個靜態函數，難道這就證明瞭loop沒有保存TcpHandle？ 但是create中明明傳入了shared_from_this()參數，於是不死心，繼續找create的實現，話說這麼多類拐來拐去的，著實找了一陣子，終於找到了：

源碼2　　underlying_type.hpp　　76-79

1     template<typename... Args>
2     static std::shared_ptr<T> create(Args&&... args) {
3         return std::make_shared<T>(ConstructorAccess{0}, std::forward<Args>(args)...);
4     }

看到這裡，我就懵比了，傳進來的 std::shared_ptr<Loop> 難道是跟 args 一起，被 std::forward 給吃了？好吧，那既然是要創建一個 std::shared_ptr<TcpHandle>，而且還傳入了一堆參數，肯定是有TcpHandle的構造函數的吧。於是我把TcpHandle類的八輩兒祖宗都找了一遍，終於還是在underlying_type.hpp中找到了：

源碼3　　underlying_type.hpp　　57-59

1     explicit UnderlyingType(ConstructorAccess, std::shared_ptr<Loop> ref) noexcept
2         : pLoop{std::move(ref)}, resource{}
3     {}

話說這個構造函數里也什麼都沒乾，只是把loop保存了一下啊。那上面的問題怎麼解釋。於是我又看了一遍，原來Loop::resource還有一個實現：

源碼4　　loop.hpp　　248-254

1     template<typename R, typename... Args>
2     std::enable_if_t<std::is_base_of<BaseHandle, R>::value, std::shared_ptr<R>>
3     resource(Args&&... args) {
4         auto ptr = R::create(shared_from_this(), std::forward<Args>(args)...);
5         ptr = ptr->init() ? ptr : nullptr;
6         return ptr;
7     }

這個實現與源碼1 長的特別像，這在下麵會說到。來看看這個實現裡面。果然，多調用了一個init，而這個init貌似是TcpHandler的成員函數，來看看init裡面有什麼東西，

源碼5　　tcp.hpp　　62-66

1     bool init() {
2         return (tag == FLAGS)
3                 ? initialize(&uv_tcp_init_ex, flags)
4                 : initialize(&uv_tcp_init);
5     }

源碼6　　handle.hpp　　45-58

 1     template<typename F, typename... Args>
 2     bool initialize(F &&f, Args&&... args) {
 3         if(!this->self()) {
 4             auto err = std::forward<F>(f)(this->parent(), this->get(), std::forward<Args>(args)...);
 5 
 6             if(err) {
 7                 this->publish(ErrorEvent{err});
 8             } else {
 9                 this->leak();
10             }
11         }
12 
13         return this->self();
14     }

這裡面其實就是用 uv_tcp_init 來做了一下初始化，可以看到第4行，this->parent就是loop指針，this->get就是uv_tcp_t，我就不貼代碼了，大家從源碼里翻看一下。這裡如果初始化成功是肯定會調用leak的，繼續往下看

源碼7　　resource.hpp　　27-29

1     void leak() noexcept {
2         sPtr = this->shared_from_this();
3     }

這裡就一個作用，把 this->shared_from_this() 賦給了自己的成員變數。難道這就是問題的關鍵所在？

 

我不服，怎麼可能有這種操作，於是我做了個實驗，代碼如下：

 1 #include <iostream>
 2 #include <thread>
 3 #include <mutex>
 4 #include <condition_variable>
 5 
 6 std::mutex g_mutex;
 7 std::condition_variable g_cond;
 8 
 9 class C : public std::enable_shared_from_this<C> {
10 public:
11     C() {
12         std::cout << "C" << std::endl;
13         msg = "Hello World";
14     }
15 
16     ~C() {
17         std::cout << "~C" << std::endl;
18     }
19 
20     void init() {
21         local = this->shared_from_this();
22     }
23 
24     void thread_fun() {
25         while(true) {
26             std::unique_lock<std::mutex> lk(g_mutex);
27             g_cond.wait(lk);
28             std::cout << msg << std::endl;
29         }
30     }
31 
32     void print() {
33         th = std::thread(&C::thread_fun, this);
34         th.detach();
35     }
36 
37 private:
38     std::shared_ptr<C> local;
39     std::thread th;
40     std::string msg;
41 };
42 
43 void fun() {
44     shared_ptr<C> c = std::make_shared<C>();
45     c->init();
46     c->print();
47 }
48 
49 
50 int main(int argc, char* argv[])
51 {
52     fun();
53     std::cout << "fun finish" << std::endl;
54     std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
55 
56     for(int i = 0; i < 4; i++) {
57         g_cond.notify_all();
58         std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
59     }
60 
61     return 0;
62 }

這個測試代碼基本是模擬了源碼中的情況，用線程加條件變數來模擬信號的產生，輸出結果如下：

1 C
2 fun finish
3 Hello World
4 Hello World
5 Hello World
6 Hello World

如果把上面代碼的第45行註釋掉，輸出結果：

1 C
2 ~C
3 fun finish
4 
5 
6 
7

註意，下麵4行是列印出來的，對比一下這兩個運行結果，第一種情況在fun結束之前是沒有調用C類析構函數的，直到程式運行結束。而第二種情況在fun結束之前就調用了析構函數。這還不夠，雖然兩種情況中線程一直都在運行，但是第二種沒有列印出“Hello World”，更加說明瞭上面的假設。

然後就是怎麼來解釋這種情況，我把fun函數改造一下：

1 void fun() {
2     shared_ptr<C> c = std::make_shared<C>();
3     std::cout << "use count: " << c.use_count() << std::endl;
4     c->init();
5     std::cout << "use count: " << c.use_count() << std::endl;
6     c->print();
7 }

大家可以試一下，第一次列印，引用計數是1，第二次列印，引用計數是2。當fun結束時，c被銷毀，引用計數-1，還剩下1，保存在類中的local中，所以還不能夠釋放記憶體。或者說，在fun中構造的c，永遠都不會釋放，直到程式結束，程式所用的記憶體會由操作系統自動回收。

可能有些人見過這種用法，但是我確實是第一次碰到。不管各位看官感覺怎麼樣，反正我是覺得作者棒棒噠，簡直就是一個心機boy，KeKe~~

看到這裡，還有一個問題，為什麼作者不把Handle保存在Loop中，而要以這種方式來處理呢？其實我們可以在Loop中聲明一個

1     std::vector<std::shared_ptr<void>> handles;

這樣不就可以保存Handle了，或許作者還有其他的考慮，我們以後再看。

 

2、代碼的結構

其實如果有看官跟著上面的步驟走一下，基本上應該是把這個項目的大部分東西都瞭解了一下，項目的大概的繼承關係也會比較清楚了，其他的其實就是一些對libuv東西的封裝和使用，有興趣把源碼來回翻看一下。我相信對於接觸c++時間較短或者對c++11，14標準比較生疏的會受益匪淺。同時，如果你是libuv的使用者，你可能會從裡面學到一些其他的使用方法。

很多同學會自己看一些項目的源代碼，但是很多人看一半，或者看一丟丟對自己有用的，就放下了。對於我們程式員來說，看質量好的源代碼是非常重要的，我們可以從中瞭解作者的思想，作者解決問題的思路和方法，作者每行代碼的企圖，以及項目的設計和規劃，還有其他好多好多東西，就算再不行，我們也可以借鑒人家的代碼，進行修改，這也是一種學習方式。

說了這麼多廢話，就一個意思，很多東西我寫出來，一是表達不好，二是大家看了也是一頭霧水，所以有興趣的還是看源碼來的徹底。

來看一下這邊代碼結構和繼承關係是怎麼的：

 這是從代碼生成的docxgen文檔中截的，文檔下載鏈接：https://files.cnblogs.com/files/yxfangcs/uvw_html.zip

 

一些C++的東東

1、std::unique_ptr

上次有跟大家提到過一點智能指針的東東，給了一個鏈接回顧一下的。但是有些東西沒說到，今天一起看一下。先看代碼：

源碼8　　loop.hpp　　184-202

 1     static std::shared_ptr<Loop> getDefault() {
 2         static std::weak_ptr<Loop> ref;
 3         std::shared_ptr<Loop> loop;
 4 
 5         if(ref.expired()) {
 6             auto def = uv_default_loop();
 7 
 8             if(def) {
 9                 auto ptr = std::unique_ptr<uv_loop_t, Deleter>(def, [](uv_loop_t *){});
10                 loop = std::shared_ptr<Loop>{new Loop{std::move(ptr)}};
11             }
12 
13             ref = loop;
14         } else {
15             loop = ref.lock();
16         }
17 
18         return loop;
19     }

且先不看這個函數是幹嘛的，看到第9行。我們正常用std::unique_ptr基本就是這樣的：

1 std::unique_ptr<uv_loop_t> ptr = std::make_unique<uv_loop_t>();

然後我們也知道，unique_ptr要用move來傳遞，我們也知道，這個智能指針會在離開作用域的時候自動釋放。像第9行這樣的用法大家可能就很少看到了，先來看看unique_ptr的原形：

1 template<
2     class T,
3     class Deleter = std::default_delete<T>
4 > class unique_ptr;
5 
6 template <
7     class T,
8     class Deleter
9 > class unique_ptr<T[], Deleter>;

哦，這下就知道了，原來是有這麼個東西存在的，這裡的模板變數T就是我們正常傳入的類型，而Deleter是有一個預設值的，std::default_delete<T> 基本上就類似於delete了，這裡我們也是可以自定義的，像上面用法中的Deleter我們可以在代碼中找到：

源碼9　　loop.hpp　　143

1     using Deleter = void(*)(uv_loop_t *);

這個using的用法在之前的博客中有寫過。在這個用法中，我們可以自行定義unique_ptr的構造和銷毀的操作，看下麵的例子：

1 std::unique_ptr<std::FILE, decltype(&std::fclose)> fp(std::fopen("demo.txt", "r"), &std::fclose);
3 if(fp)
4 　　std::cout << (char)std::fgetc(fp.get()) << '\n';

（這段來自：http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/unique_ptr　有興趣可以點開看看）

怎麼樣，這樣用是不是特別舒服。在離開fp的作用域後，unique_ptr會自動調用fclose來關閉文件。這裡面有一個decltype，這個東西其實就是來返回參數的類型的，比如上面我不知道fclose的原形是什麼，那麼我可以直接用decltype來返回它的類型。舉個例子：

1 auto fun1 = [](int a){return a;};
2 decltype(fun1) fun2 = fun1;

再看到源碼1的第10行，這兒用{}來初始化，在之前博客中也說到過，叫列表初始化，上面打開文件的例子也可以這樣寫：

1 std::unique_ptr<std::FILE, decltype(&std::fclose)> fp{std::fopen("demo.txt", "r"), &std::fclose};
2 if(fp)
3  　　std::cout << (char)std::fgetc(fp.get()) << '\n';

也是沒關係的。

 

2、std::enable_if_t

把上面代碼再貼一下，方便看

源碼10　　loop.hpp　　248-254

1     template<typename R, typename... Args>
2     std::enable_if_t<std::is_base_of<BaseHandle, R>::value, std::shared_ptr<R>>
3     resource(Args&&... args) {
4         auto ptr = R::create(shared_from_this(), std::forward<Args>(args)...);
5         ptr = ptr->init() ? ptr : nullptr;
6         return ptr;
7     }

這邊的enable_if_t的原型是：

1 template<bool B, class T = void>
2 struct enable_if;
3 
4 template< bool B, class T = void >
5 using enable_if_t = typename enable_if<B,T>::type;

enable_if 的主要作用就是當某個 B 成立時，enable_if可以提供某種類型。但是當 B 不滿足的時候，enable_if<>::type 就是未定義的，當用到模板相關的場景時，只會實例化失敗，不會編譯錯誤。

對於上面的例子，意思就是，如果R的基類是BaseHandle，那返回的類型就是std::share_ptr<R>，否則返回的類型是未定義的，也就是說resource函數模板會實例化失敗，程式運行錯誤。具體可以看：http://en.cppreference.com/w/cpp/types/enable_if

那如果實例化失敗那程式不就掛了，所以作者又給了下麵的一段實現：

源碼11　　loop.hpp　　266-270

1 template<typename R, typename... Args>
2     std::enable_if_t<not std::is_base_of<BaseHandle, R>::value, std::shared_ptr<R>>
3     resource(Args&&... args) {
4         return R::create(shared_from_this(), std::forward<Args>(args)...);
5     }

意思就是如果R的基類不是BaseHandle就用這個函數模板，這個函數模板里就沒有源碼10中的對init的調用，可見作者還是考慮的非常詳盡的。

 

下一篇

下一篇就來看一下項目中其他文件中的一些東西，看看有沒什麼好玩的介紹給大家，可能再寫個一兩篇就可以結束了。文中有不當或有可改進之處，希望大家不吝賜教，謝謝。


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