重叠I/O
一． 重叠模型的优点
1. 可以运行在支持Winsock2的所有Windows平台 ,而不像完成端口只是支持NT系统。
2. 比起阻塞、select、WSAAsyncSelect以及WSAEventSelect等模型，重叠I/O(Overlapped I/O)模型使应用程序能达到更佳的系统性能。
因为它和这4种模型不同的是，使用重叠模型的应用程序通知缓冲区收发系统直接使用数据，也就是说，如果应用程序投递了一个10KB大小的缓冲区来接收数据，且数据已经到达套接字，则该数据将直接被拷贝到投递的缓冲区。
而这4种模型种，数据到达并拷贝到单套接字接收缓冲区中，此时应用程序会被告知可以读入的容量。当应用程序调用接收函数之后，数据才从单套接字缓冲区拷贝到应用程序的缓冲区，差别就体现出来了。
3. 非常好的性能，已经直逼完成端口了
二. 重叠模型的基本原理
概括一点说，重叠模型是让应用程序使用重叠数据结构(WSAOVERLAPPED)，一次投递一个或多个Winsock I/O请求。针对这些提交的请求，在它们完成之后，应用程序会收到通知，于是就可以通过自己另外的代码来处理这些数据了。
需要注意的是，有两个方法可以用来管理重叠IO请求的完成情况（就是说接到重叠操作完成的通知）：
1. 事件对象通知(event object notification)
2. 完成例程(completion routines) ,注意，这里并不是完成端口
既然要使用重叠结构，我们常用的send, sendto, recv, recvfrom也都要被WSASend, WSASendto, WSARecv, WSARecvFrom替换掉了， 它们的用法我后面会讲到，这里只需要注意一点，它们的参数中都有一个Overlapped参数，我们可以假设是把我们的WSARecv这样的操作操作“绑定”到这个重叠结构上，提交一个请求，其他的事情就交给重叠结构去操心，而其中重叠结构又要与Windows的事件对象“绑定”在一起，这样我们调用完WSARecv以后就可以“坐享其成”，等到重叠操作完成以后，自然会有与之对应的事件来通知我们操作完成，然后我们就可以来根据重叠操作的结果取得我们想要得的数据了。
三． 关于重叠模型的基础知识
1. WSAOVERLAPPED结构
DWORD Internal;
DWORD InternalHigh;
DWORD Offset;
DWORD OffsetHigh;
WSAEVENT hEvent; // 唯一需要关注的参数，用来关联WSAEvent对象
} WSAOVERLAPPED, *LPWSAOVERLAPPED;
WSAOVERLAPPED AcceptOverlapped ; // 定义重叠结构
event = WSACreateEvent(); // 建立一个事件对象句柄
ZeroMemory(&AcceptOverlapped, sizeof(WSAOVERLAPPED)); // 初始化重叠结构
AcceptOverlapped.hEvent = event; // Done !！
SOCKET s, // 当然是投递这个操作的套接字
LPWSABUF lpBuffers, // 接收缓冲区，与Recv函数不同
// 这里需要一个由WSABUF结构构成的数组
DWORD dwBufferCount, // 数组中WSABUF结构的数量
LPDWORD lpNumberOfBytesRecvd, // 如果接收操作立即完成，这里会返回函数调用
// 所接收到的字节数
LPDWORD lpFlags, // 这里设置为0 即可
LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, // “绑定”的重叠结构
LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
// 完成例程中将会用到的参数，否则设置为 NULL
);
返回值：
WSA_IO_PENDING ： 最常见的返回值，这是说明我们的WSARecv操作成功了，但是
I/O操作还没有完成，所以我们就需要绑定一个事件来通知我们操作何时完成
3. WSAWaitForMultipleEvents函数
DWORD cEvents, // 等候事件的总数量
const WSAEVENT* lphEvents, // 事件数组的指针
BOOL fWaitAll, // 这个要多说两句：
// 如果设置为 TRUE，则事件数组中所有事件被传信的时候函数才会返回
// FALSE则任何一个事件被传信函数都要返回
// 我们这里肯定是要设置为FALSE的
DWORD dwTimeout, // 超时时间，如果超时，函数会返回 WSA_WAIT_TIMEOUT
// 如果设置为0，函数会立即返回
// 如果设置为 WSA_INFINITE只有在某一个事件被传信后才会返回
// 在这里不建议设置为WSA_INFINITE，
BOOL fAlertable // 在完成例程中会用到这个参数，这里我们先设置为FALSE
);
返回值：
WSA_WAIT_TIMEOUT ：最常见的返回值，我们需要做的就是继续Wait
WSA_WAIT_FAILED ： 出现了错误，请检查cEvents和lphEvents两个参数是否有效
SOCKET s, // SOCKET，不用说了
LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, // 这里是我们想要查询结果的那个重叠结构的指针
LPDWORD lpcbTransfer, // 本次重叠操作的实际接收(或发送)的字节数
BOOL fWait, // 设置为TRUE，除非重叠操作完成，否则函数不会返回
// 设置FALSE，而且操作仍处于挂起状态，那么函数就会返回FALSE
// 错误为WSA_IO_INCOMPLETE
// 不过因为我们是等待事件传信来通知我们操作完成，所以我们这里设
// 置成什么都没有作用…..-_-b 别仍鸡蛋啊，我也想说得清楚一些…
LPDWORD lpdwFlags // 指向DWORD的指针，负责接收结果标志
);
}
原文链接：http://blog.csdn.net/PiggyXP/archive/2004/09/23/114883.aspx
完成例程
一． 完成例程的优点
1. 首先需要指明的是，这里的“完成例程”(Completion Routine)并非是大家所常听到的 “完成端口”(Completion Port)，而是另外一种管理重叠I/O请求的方式，而至于什么是重叠I/O，简单来讲就是Windows系统内部管理I/O的一种方式，核心就是调用的ReadFile和WriteFile函数，在制定设备上执行I/O操作，不光是可用于网络通信，也可以用于其他需要的地方。
在Windows系统中，管理重叠I/O可以有三种方式：
(1) 基于事件通知的重叠I/O模型
(2) 基于“完成例程”的重叠I/O模型
(3) “完成端口”模型
虽然都是基于重叠I/O，但是因为前两种模型都是需要自己来管理任务的分派 ，所以性能上没有区别，而完成端口是创建完成端口对象使操作系统亲自来管理任务的分派，所以完成端口肯定是能获得最好的性能。
2. 如果你想要使用重叠I/O机制带来的高性能模型，又懊恼于基于事件通知的重叠模型要收到64个等待事件的限制，还有点畏惧完成端口稍显复杂的初始化过程，那么“完成例程”无疑是你最好的选择！^_^ 因为完成例程摆脱了事件通知的限制，可以连入任意数量客户端而不用另开线程，也就是说只用很简单的一些代码就可以利用Windows内部的I/O机制来获得网络服务器的高性能，是不是心动了呢？那就一起往下看。。。。。。。。。。
3. 而且个人感觉“完成例程”的方式比重叠I/O更好理解，因为就和我们传统的“回调函数”是一样的，也更容易使用一些，推荐！
括一点说，上一篇拙作中提到的那个基于事件通知的重叠I/O模型，在你投递了一个请求以后(比如WSARecv)，系统在完成以后是用事件来通知你的，而在完成例程中，系统在网络操作完成以后会自动调用你提供的回调函数，区别仅此而已，是不是很简单呢？如果还没有看明白，我们打个通俗易懂的比方，完成例程的处理过程，也就像我们告诉系统，说“我想要在网络上接收网络数据，你去帮我办一下”（投递WSARecv操作），“不过我并不知道网络数据合适到达，总之在接收到网络数据之后，你直接就调用我给你的这个函数(比如_CompletionProess)，把他们保存到内存中或是显示到界面中等等，全权交给你处理了”，于是乎，系统在接收到网络数据之后，一方面系统会给我们一个通知，另外同时系统也会自动调用我们事先准备好的回调函数，就不需要我们自己操心了。
完成例程回调函数原型及传递方式
DWORD dwError, // 标志咱们投递的重叠操作，比如WSARecv，完成的状态是什么
DWORD cbTransferred, // 指明了在重叠操作期间，实际传输的字节量是多大
LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, // 参数指明传递到最初的IO调用内的一个重叠 结构
DWORD dwFlags // 返回操作结束时可能用的标志(一般没用));
四． 完成例程的实现步骤
基础知识方面需要知道的就是这么多，下面我们配合代码，来一步步的讲解如何亲手实现一个完成例程模型（前面几步的步骤和基于事件通知的重叠I/O方法是一样的）。
【第一步】创建一个套接字，开始在指定的端口上监听连接请求
和其他的SOCKET初始化全无二致，直接照搬即可，在此也不多费唇舌了，需要注意的是为了一目了然，我去掉了错误处理，平常可不要这样啊，尽管这里出错的几率比较小。
view plaincopy to clipboardprint?
WSADATA wsaData;
WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData);
ListenSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); //创建TCP套接字
SOCKADDR_IN ServerAddr; //分配端口及协议族并绑定
ServerAddr.sin_family=AF_INET;
ServerAddr.sin_addr.S_un.S_addr =htonl(INADDR_ANY);
ServerAddr.sin_port=htons(11111); // 在11111端口监听
// 端口号可以随意更改，但最好不要少于1024
bind(ListenSocket,(LPSOCKADDR)&ServerAddr, sizeof(ServerAddr)); // 绑定套接字
listen(ListenSocket, 5); //开始监听
【第二步】接受一个入站的连接请求
一个accept就完了，都是一样一样一样一样的啊~~~~~~~~~~
至于AcceptEx的使用，在完成端口中我会讲到，这里就先不一次灌输这么多了，不消化啊^_^
view plaincopy to clipboardprint?
AcceptSocket = accept (ListenSocket, NULL,NULL) ;
当然，这里是我偷懒，如果想要获得连入客户端的信息（记得论坛上也常有人问到），accept的后两个参数就不要用NULL，而是这样
view plaincopy to clipboardprint?
SOCKADDR_IN ClientAddr; // 定义一个客户端得地址结构作为参数
int addr_length=sizeof(ClientAddr);
AcceptSocket = accept(ListenSocket,(SOCKADDR*)&ClientAddr, &addr_length);
// 于是乎，我们就可以轻松得知连入客户端的信息了
LPCTSTR lpIP = inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr); // 连入客户端的 IP
UINT nPort = ClientAddr.sin_port; // 连入客户端的Port
【第三步】准备好我们的重叠结构
有新的套接字连入以后，新建立一个WSAOVERLAPPED重叠结构(当然也可以提前建立好)，准备绑定到我们的重叠操作上去。这里也可以看到和上一篇中的明显区别，就是不用再为WSAOVERLAPPED结构绑定一个hEvent了。
view plaincopy to clipboardprint?
// 这里只定义一个，实际上是每一个SOCKET的每一个操作都需要绑定一个重叠结构的，所以在实际使用面对多个客户端的时候要定义为数组，详见示例代码；
WSAOVERLAPPED AcceptOverlapped；
ZeroMemory(&AcceptOverlapped, sizeof(WSAOVERLAPPED)); // 置零
【第四步】开始在套接字上投递WSARecv请求，需要将第三步准备的WSAOVERLAPPED结构和我们定义的完成例程函数为参数
各个变量都已经初始化OK以后，我们就可以开始进行具体的Socket通信函数调用了，然后让系统内部的重叠结构来替我们管理I/O请求，我们只用等待网络通信完成后调用咱们的回调函数就OK了。
这个步骤的重点就是 绑定一个Overlapped变量和一个完成例程函数
view plaincopy to clipboardprint?
// 将WSAOVERLAPPED结构指定为一个参数,在套接字上投递一个异步WSARecv()请求
// 并提供下面的作为完成例程的_CompletionRoutine回调函数(函数名字)
if(WSARecv(
AcceptSocket,
&DataBuf,
1,
&dwRecvBytes,
&Flags,
&AcceptOverlapped,
_CompletionRoutine) == SOCKET_ERROR) // 注意我们传入的回调函数指针
{
if(WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING)
{
ReleaseSocket(nSockIndex);
continue;
}
}
}
【第五步】 调用WSAWaitForMultipleEvents函数或者SleepEx函数等待重叠操作返回的结果
我们在前面提到过，投递完WSARecv操作，并绑定了Overlapped结构和完成例程函数之后，我们基本就是完事大吉了，等了系统自己去完成网络通信，并在接收到数据的时候，会自动调用我们的完成例程函数。
而我们在主线程中需要做的事情只有：做别的事情，并且等待系统完成了完成例程调用后的返回结果。
就是说在WSARecv调用发起完毕之后，我们不得不在后面再紧跟上一些等待完成结果的代码。有两种办法可以实现：
1) 和上一篇重叠I/O中讲到的一样，我们可以使用WSAWaitForMultipleEvent来等待重叠操作的事件通知， 方法如下：
view plaincopy to clipboardprint?
// 因为WSAWaitForMultipleEvents() API要求
// 在一个或多个事件对象上等待, 但是这个事件数组已经不是和SOCKET相关联的了
// 因此不得不创建一个伪事件对象.
WSAEVENT EventArray[1];
EventArray[0] = WSACreateEvent(); // 建立一个事件
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 然后就等待重叠请求完成就可以了，注意保存返回值，这个很重要
DWORD dwIndex = WSAWaitForMultipleEvents(1,EventArray,FALSE,WSA_INFINITE,TRUE);
这里参数的含义我就不细说了，MSDN上一看就明白，调用这个函数以后，线程就会置于一个警觉的等待状态，注意 fAlertable 参数一定要设置为 TRUE。
2) 可以直接使用SleepEx函数来完成等待，效果都是一样的。
SleepEx函数调用起来就简单得多，它的函数原型定义是这样的
view plaincopy to clipboardprint?
DWORD SleepEx(
DWORD dwMilliseconds, // 等待的超时时间，如果设置为INFINITE就会一直等待下去
BOOL bAlertable // 是否置于警觉状态，如果为FALSE，则一定要等待超时时间完毕之后才会返回，这里我们是希望重叠操作一完成就能返回，所以同(1)一样，我们一定要设置为TRUE
);
调用这个函数的时候，同样注意用一个DWORD类型变量来保存它的返回值，后面会派上用场。
【第六步】通过等待函数的返回值取得重叠操作的完成结果
这是我们最关心的事情，费了那么大劲投递的这个重叠操作究竟是个什么结果呢？就是通过上一步中我们调用的等待函数的DWORD类型的返回值，正常情况下，在操作完成之后，应该是返回WAIT_IO_COMPLETION，如果返回的是 WAIT_TIMEOUT，则表示等待设置的超时时间到了，但是重叠操作依旧没有完成，应该通过循环再继续等待。如果是其他返回值，那就坏事了，说明网络通信出现了其他异常，程序就可以报错退出了……
判断返回值的代码大致如下：
view plaincopy to clipboardprint?
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 返回WAIT_IO_COMPLETION表示一个重叠请求完成例程代码的结束。继续为更多的完成例程服务
if(dwIndex == WAIT_IO_COMPLETION)
{
TRACE("重叠操作完成...\n");
}
else if( dwIndex==WAIT_TIMEOUT )
{
TRACE(“超时了，继续调用等待函数”);
}
else
{
TRACE(“废了…”);
}
操作完成了之后，就说明我们上一个操作已经成功了，成功了之后做什么？当然是继续投递下一个重叠操作了啊…..继续上面的循环。
【第七步】继续回到第四步，在套接字上继续投递WSARecv请求，重复步骤4-7
代码
}
监听线程
}
}
}
}
}
}